日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)朱彥武教授研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)富勒烯碳60分子晶體進(jìn)行電荷注入，在常壓條件下構(gòu)建了碳60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日凌晨，該研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

碳是自然界最常見(jiàn)的元素之一，碳原子之間通過(guò)不同排列方式，能夠形成多種結(jié)構(gòu)，比如我們熟悉的石墨、金剛石和無(wú)定型碳，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

近年來(lái)，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，得到了廣泛關(guān)注，并引發(fā)研究熱潮?！叭绻覀兛梢栽谝粋€(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(shuō)。

此前，對(duì)于制備這類(lèi)新型碳材料，研究人員要么是利用高溫高壓等極限條件，要么是采用紫外光、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(lèi)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)富勒烯碳60分子晶體進(jìn)行電荷注入，并在溫和溫度下進(jìn)行熱處理，最終得到大量的碳60聚合物晶體以及長(zhǎng)程有序多孔碳晶體。

值得注意的是，團(tuán)隊(duì)通過(guò)基于機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)勢(shì)函數(shù)的結(jié)構(gòu)搜索結(jié)果進(jìn)一步表明，長(zhǎng)程有序多孔碳基晶體代表了一大類(lèi)從富勒烯分子晶體到石墨類(lèi)碳晶體轉(zhuǎn)變過(guò)程中的亞穩(wěn)態(tài)晶體結(jié)構(gòu)。

“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(lèi)新的人工碳晶體，未來(lái)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)也為構(gòu)建這類(lèi)碳基晶體材料提供了一種搭積木式的制備技術(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?！敝鞆┪浣榻B。

《自然》審稿人稱(chēng)：“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。”（記者丁一鳴 通訊員王敏）

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