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記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)科大”)獲悉，該校朱彥武教授研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)富勒烯C60分子晶體進(jìn)行電荷注入，在常壓條件下構(gòu)建了C60聚合物晶體以及長(zhǎng)程有序多孔碳晶體，并實(shí)現(xiàn)了其克量級(jí)制備。1月12日，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

中國(guó)科大朱彥武教授(一排中)研究團(tuán)隊(duì)部分成員。中國(guó)科大供圖

近年來，富勒烯、納米碳管、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，引起了廣泛的關(guān)注與研究熱潮。“如果我們可以在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中引入納米單元，例如用富勒烯、石墨烯等作為基本結(jié)構(gòu)單元代替普通晶體中的原子，像搭積木一樣‘搭建’出新型碳材料，可能會(huì)發(fā)掘更多新奇性質(zhì)，發(fā)揮更大應(yīng)用潛力。”朱彥武說。

此前，對(duì)于制備這類新型碳材料，研究人員要么利用高溫高壓等極限條件，要么采用紫外光、電子束輻照等微觀處理技術(shù)。但其產(chǎn)率較低、產(chǎn)物不純，阻礙了人們對(duì)該類材料的性質(zhì)與應(yīng)用進(jìn)行更深入探索。在此次研究中，朱彥武團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地使用氮化鋰對(duì)富勒烯C60分子晶體進(jìn)行電荷注入，并在溫和溫度下進(jìn)行熱處理，最終得到大量的C60聚合物晶體以及長(zhǎng)程有序多孔碳晶體。

朱彥武介紹：“這里的長(zhǎng)程有序多孔碳晶體，微觀上具有多孔特征但完整保留了晶體的宏觀周期性，是一類新的人工碳晶體，未來可能在能量存儲(chǔ)、離子篩分、負(fù)載催化等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。電荷注入技術(shù)為構(gòu)建這類碳基晶體材料提供了一種拼‘樂高’式的制備技術(shù)，有望成為在原子級(jí)精度上調(diào)控晶體結(jié)構(gòu)的新手段。”

《自然》審稿人稱：“論文中給出的結(jié)果令人信服，對(duì)晶體學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域具有重要意義。”

朱彥武表示：“接下來，我們將系統(tǒng)地研究長(zhǎng)程有序多孔碳基晶體的性質(zhì)，期望通過精細(xì)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)一步調(diào)控晶體的原子級(jí)結(jié)構(gòu)特征，探索更多的性質(zhì)和應(yīng)用。”

關(guān)鍵詞： 長(zhǎng)程有序 分子晶體 晶體結(jié)構(gòu) 國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 結(jié)構(gòu)單元