中國科學家構建出新型人工碳晶體

© 照片 : Pixabay/kkolosov中國科學家構建出新型人工碳晶體
中國科學家構建出新型人工碳晶體 - 俄羅斯衛星通訊社, 1920, 12.01.2023
中國科學技術大學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,並實現了其克量級制備。1月12日,研究成果發表於國際學術期刊《自然》。
據央視新聞報道, 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,比如我們熟悉的石墨、金剛石和無定型碳,已經廣泛應用於各個領域。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。
朱彥武說:“如果我們可以在一個晶體結構中引入納米單元,例如用富勒烯、石墨烯等作為基本結構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,可能會發掘更多新奇性質,發揮更大應用潛力。”
此前,對於制備這類新型碳材料,研究人員要麼是利用高溫高壓等極限條件,要麼是採用紫外光、電子束輻照等微觀處理技術。但其產率較低、產物不純,阻礙了人們對該類材料的性質與應用進行更深入探索。
朱彥武團隊在研究中創造性地使用氮化鋰對富勒烯C60分子晶體進行電荷注入,並在溫和溫度下進行熱處理,最終得到大量的C60聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體。
值得注意的是,團隊通過基於機器學習和神經網絡勢函數的結構搜索結果進一步表明,長程有序多孔碳基晶體代表了一大類從富勒烯分子晶體到石墨類碳晶體轉變過程中的亞穩態晶體結構。
《自然》審稿人表示:“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。”
朱彥武表示:“接下來,我們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徵,探索更多的性質和應用。”
中科院發佈報告:中國52個研究前沿世界領先 - 俄羅斯衛星通訊社, 1920, 28.12.2022
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