中國科大構建出新型人工碳晶體-動態

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1月12日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校朱彥武教授研究團隊通過對富勒烯C60分子晶體進行電荷注入，在常壓條件下構建了C60聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體，并實現了其克量級制備。1月12日，研究成果發表于國際學術期刊《自然》。

朱彥武介紹，“這里的長程有序多孔碳晶體，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、離子篩分、負載催化等領域具有潛在應用。電荷注入技術為構建這類碳基晶體材料提供了一種拼‘樂高’式的制備技術，有望成為在原子級精度上調控晶體結構的新手段。”《自然》審稿人稱，“論文中給出的結果令人信服，對晶體學和材料科學領域具有重要意義。”

碳是自然界最常見的元素之一，碳原子之間通過不同排列方式，能夠形成多種結構，比如大眾熟知的石墨、金剛石等，已經廣泛應用于各個領域。 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現和發展，引起了廣泛的關注與研究熱潮。朱彥武團隊長期致力于發展新型碳材料的規模化制備技術。早在2011年，團隊成功地將石墨烯片層重構成為兼具高比表面積、高電導率和負曲率結構的“活化石墨烯”，作為超級電容器電極材料表現出優異性能，該研究成果曾發表在《科學》上。此后，團隊進一步探索了“活化”方法的普適性。

在此次研究中，該團隊創造性地使用氮化鋰對富勒烯碳60分子晶體進行電荷注入，并在溫和溫度下進行熱處理，最終得到大量的碳60聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體。據介紹，這種長程有序多孔碳晶體，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、離子篩分、負載催化等領域具有潛在應用。電荷注入技術為構建這類碳基晶體材料提供了一種拼“樂高”積木式的制備方式，有望成為在原子級精度上調控晶體結構的新手段。

接下來，該團隊將系統地研究長程有序多孔碳基晶體的性質，期望通過精細調節實驗參數進一步調控晶體的原子級結構特征，探索更多的性質和應用。記者 祁琳

關鍵詞： 長程有序 研究成果 晶體結構