記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲，該校朱彥武教授研究團(tuán)隊(duì)過對(duì)富勒烯C60分子晶體進(jìn)行電荷注入，在常壓條件下建了C60聚合物晶體以及長(zhǎng)程有序多孔碳晶體，并雞山現(xiàn)其克量級(jí)制備。1月12日，研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期《自然》。朱彥武教授介紹“這里的長(zhǎng)程有序多孔碳晶，微觀上具有多孔特征但完保留了晶體的宏觀周期性，一類新的人工碳晶體，未來能在能量存儲(chǔ)、離子篩分、載催化等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用電荷注入技術(shù)為構(gòu)建這類碳晶體材料提供了一種拼‘樂’式的制備技術(shù)，有望成為原子級(jí)精度上調(diào)控晶體結(jié)構(gòu)新手段?！薄蹲匀弧穼徃迦?，“論文中給出的結(jié)果令人服，對(duì)晶體學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)具有重要意義?！碧际亲匀?最常見的元素之一，碳原子間通過不同排列方式，能夠成多種結(jié)構(gòu)，比如我們熟悉石墨、金剛石和無定型碳，經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。近來，富勒烯、納米碳管、石烯和石墨炔等新型碳材料的現(xiàn)和發(fā)展，引起了廣泛的關(guān)與研究熱潮?！叭绻覀兛?在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中引入納米元，例如用富勒烯、石墨烯作為基本結(jié)構(gòu)單元代替普通體中的原子，像搭積木一樣搭建’出新型碳材料，可能發(fā)掘更多新奇性質(zhì)，發(fā)揮更應(yīng)用潛力?！敝鞆┪湔f。此，對(duì)于制備這類新型碳材料研究人員要么是利用高溫高等極限條件，要么是采用紫光、電子束輻照等微觀處理術(shù)。但其產(chǎn)率較低、產(chǎn)物不，阻礙了人們對(duì)該類材料的質(zhì)與應(yīng)用進(jìn)行更深入探索。彥武團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于發(fā)展新碳材料的規(guī)模化制備技術(shù)。在2011年，朱彥武就找到了一種化學(xué)“活化”的方式激活”石墨烯，成功地將石烯片層重構(gòu)成為兼具高比表積、高電導(dǎo)率和負(fù)曲率結(jié)構(gòu)“活化石墨烯”，作為超級(jí)容器電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異性，該研究成果曾發(fā)表在《科》上。此后，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探了“活化”方法的普適性，曾用來活化富勒烯C60分子。但發(fā)現(xiàn)該方法太過劇烈，壞了C60分子的籠狀結(jié)構(gòu)，無法得到周期性的晶體結(jié)構(gòu)在此次研究中，朱彥武團(tuán)隊(duì)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)行熱肥蜰理最終得到大量的C60聚合物晶體以及長(zhǎng)程有序多孔碳晶。一個(gè)C60分子中有60個(gè)碳原子，想要以其為結(jié)構(gòu)單得到新的碳結(jié)構(gòu)，就要讓相分子之間形成穩(wěn)定連接，即個(gè)C60分子中的部分碳原子與相鄰分子中距離較近的那分碳原子形成共價(jià)鍵?！坝?電子能級(jí)不同，電子會(huì)從氮鋰轉(zhuǎn)移至C60分子以實(shí)現(xiàn)電荷注入，這些額外的電和山會(huì)變C60分子的電子云分布，使得相鄰分子之間容易形成價(jià)鍵——發(fā)生加成反應(yīng)，兩分子‘牽手’成功?！闭撐?一作者、中國科大特任副研員潘飛說。論文共同第一作、中國科大特任副研究員倪說，“我們對(duì)C60聚合物晶體和長(zhǎng)程有序多孔碳晶體的成機(jī)理進(jìn)行了理論模擬。結(jié)表明，電荷注入引起了富勒C60分子間的電偶極矩相互作用，降低了反應(yīng)過程中相C60分子之間的加成反應(yīng)勢(shì)壘，使得反赤水更容易發(fā)生；一步反應(yīng)使得分子間連接部轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢倪B接結(jié)構(gòu)，但該反應(yīng)過程中部分破碎的富烯C60分子仍保持良好的周期性排列帝江”值得注意的是團(tuán)隊(duì)通過基于機(jī)器學(xué)習(xí)和神網(wǎng)絡(luò)勢(shì)函數(shù)的結(jié)構(gòu)搜索結(jié)果一步表明，長(zhǎng)程有序多孔碳晶體代表了一大類從富勒烯子晶體到石墨類碳晶體轉(zhuǎn)變程中的亞穩(wěn)態(tài)晶體結(jié)構(gòu)。朱武表示，“接下來，我們將統(tǒng)地研究長(zhǎng)程有序多孔碳基體的性質(zhì)，期望通過精細(xì)調(diào)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)一步調(diào)控晶體的子級(jí)結(jié)構(gòu)特征，探索更多的質(zhì)和應(yīng)用?！保ㄔ瓨?biāo)題《我科學(xué)家構(gòu)建出新型人工碳晶》?