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中國科學技術大學朱彥武教授研究團隊通過對富勒烯C??分子晶體進行電荷注入，在常壓條件下構建了C??聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體，并實現(xiàn)了克量級制備。該項研究成果于1月12日發(fā)表于國際學術期刊《自然》。
朱彥武介紹：“長程有序多孔碳晶體，在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(diào)控晶體結(jié)構的新手段。”
近年來，富勒烯、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，引起了廣泛的關注與研究熱潮。此前，對于制備這類新型碳材料，研究人員利用高溫高壓等極限條件或者采用紫外光、電子束輻照等微觀處理技術。但其產(chǎn)率較低、產(chǎn)物不純，阻礙了人們對該類材料的性質(zhì)與應用進行更深入地探索。
在此次研究中，朱彥武團隊創(chuàng)造性地使用氮化鋰對富勒烯C??分子晶體進行電荷注入，并在溫和條件下進行熱處理，最終得到大量的C??聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體。
團隊對C??聚合物晶體和長程有序多孔碳晶體的形成機理進行了理論模擬。結(jié)果表明，電荷注入引起了富勒烯C??分子間的電偶極矩相互作用，降低了反應過程中相鄰C??分子之間的加成反應勢壘，使得反應更易發(fā)生；進一步反應使得分子間連接部分轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢倪B接結(jié)構，但在該反應過程中部分破碎的富勒烯C??分子仍保持良好的周期性排列。
朱彥武表示，今后他們將系統(tǒng)地研究長程有序多孔碳基晶體的性質(zhì)，期望通過精細調(diào)節(jié)實驗參數(shù)進一步調(diào)控晶體的原子級結(jié)構特征，探索更多的性質(zhì)和應用。
