中国科学家构建出新型人工碳晶体

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中国科学家构建出新型人工碳晶体 - 俄罗斯卫星通讯社, 1920, 12.01.2023
中国科学技术大学朱彦武教授研究团队通过对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入,在常压条件下构建了C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体,并实现了其克量级制备。1月12日,研究成果发表于国际学术期刊《自然》。
据央视新闻报道, 碳是自然界最常见的元素之一,碳原子之间通过不同排列方式,能够形成多种结构,比如我们熟悉的石墨、金刚石和无定型碳,已经广泛应用于各个领域。近年来,富勒烯、纳米碳管、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的发现和发展,引起了广泛的关注与研究热潮。
朱彦武说:“如果我们可以在一个晶体结构中引入纳米单元,例如用富勒烯、石墨烯等作为基本结构单元代替普通晶体中的原子,像搭积木一样‘搭建’出新型碳材料,可能会发掘更多新奇性质,发挥更大应用潜力。”
此前,对于制备这类新型碳材料,研究人员要么是利用高温高压等极限条件,要么是采用紫外光、电子束辐照等微观处理技术。但其产率较低、产物不纯,阻碍了人们对该类材料的性质与应用进行更深入探索。
朱彦武团队在研究中创造性地使用氮化锂对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入,并在温和温度下进行热处理,最终得到大量的C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体。
值得注意的是,团队通过基于机器学习和神经网络势函数的结构搜索结果进一步表明,长程有序多孔碳基晶体代表了一大类从富勒烯分子晶体到石墨类碳晶体转变过程中的亚稳态晶体结构。
《自然》审稿人表示:“论文中给出的结果令人信服,对晶体学和材料科学领域具有重要意义。”
朱彦武表示:“接下来,我们将系统地研究长程有序多孔碳基晶体的性质,期望通过精细调节实验参数进一步调控晶体的原子级结构特征,探索更多的性质和应用。”
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