劇情簡介
記者從中國科學(xué)術(shù)大學(xué)獲悉，該朱彥武教授研究隊(duì)通過對富勒烯C60分子晶體進(jìn)行電荷注入，在常條件下構(gòu)建了C60聚合物晶體以及長程有序多孔碳體，并實(shí)現(xiàn)了其量級制備。1月12日，研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期《自然》。朱彥教授介紹，“這的長程有序多孔晶體，微觀上具多孔特征但完整留了晶體的宏觀期性，是一類新人工碳晶體，未可能在能量存儲離子篩分、負(fù)載化等領(lǐng)域具有潛應(yīng)用。電荷注入術(shù)為構(gòu)建這類碳晶體材料提供了種拼‘樂高’式制備技術(shù)，有望為在原子級精度調(diào)控晶體結(jié)構(gòu)的手段?！薄蹲匀?審稿人稱，“論中給出的結(jié)果令信服，對晶體學(xué)材料科學(xué)領(lǐng)域具重要意義?！碧?自然界最常見的素之一，碳原子間通過不同排列式，能夠形成多結(jié)構(gòu)，比如我們悉的石墨、金剛和無定型碳，已廣泛應(yīng)用于各個域。近年來，富烯、納米碳管、墨烯和石墨炔等型碳材料的發(fā)現(xiàn)發(fā)展，引起了廣的關(guān)注與研究熱?！叭绻覀兛?在一個晶體結(jié)構(gòu)引入納米單元，如用富勒烯、石烯等作為基本結(jié)單元代替普通晶中的原子，像搭木一樣‘搭建’新型碳材料，可會發(fā)掘更多新奇質(zhì)，發(fā)揮更大應(yīng)潛力?！敝鞆┪?。此前，對于制這類新型碳材料研究人員要么是用高溫高壓等極條件，要么是采紫外光、電子束照等微觀處理技。但其產(chǎn)率較低產(chǎn)物不純，阻礙人們對該類材料性質(zhì)與應(yīng)用進(jìn)行深入探索。朱彥團(tuán)隊(duì)長期致力于展新型碳材料的?；苽浼夹g(shù)。在2011年，朱彥武就找到了一化學(xué)“活化”的式“激活”石墨，成功地將石墨片層重構(gòu)成為兼高比表面積、高導(dǎo)率和負(fù)曲率結(jié)的“活化石墨烯，作為超級電容電極材料表現(xiàn)出異性能，該研究果曾發(fā)表在《科》上。此后，團(tuán)進(jìn)一步探索了“化”方法的普適，也曾用來活化勒烯C60分子。但發(fā)現(xiàn)該方法太劇烈，破壞了C60分子的籠狀結(jié)構(gòu)，無法得到周期的晶體結(jié)構(gòu)。在次研究中，朱彥團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地使氮化鋰對富勒烯C60分子晶體進(jìn)行電荷注入，并在和溫度下進(jìn)行熱理，最終得到大的C60聚合物晶體以及長程有序孔碳晶體。一個C60分子中有60個碳原子，想要其為結(jié)構(gòu)單元得新的碳結(jié)構(gòu)，就讓相鄰分子之間成穩(wěn)定連接，即個C60分子中的部分碳原子與相分子中距離較近那部分碳原子形共價鍵?！坝捎?子能級不同，電會從氮化鋰轉(zhuǎn)移C60分子以實(shí)現(xiàn)電荷注入，這些外的電荷會改變C60分子的電子云分布，使得相鄰子之間容易形成價鍵——發(fā)生加反應(yīng)，兩個分子牽手’成功?！?文第一作者、中科大特任副研究潘飛說。論文共第一作者、中國大特任副研究員堃說，“我們對C60聚合物晶體和長程有序多孔碳體的形成機(jī)理進(jìn)了理論模擬。結(jié)表明，電荷注入起了富勒烯C60分子間的電偶極相互作用，降低反應(yīng)過程中相鄰C60分子之間的加成反應(yīng)勢壘，使反應(yīng)更容易發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)使得子間連接部分轉(zhuǎn)為彎曲的連接結(jié)，但在該反應(yīng)過中部分破碎的富烯C60分子仍保持良好的周期性列?！敝档米⒁?是，團(tuán)隊(duì)通過基機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)絡(luò)勢函數(shù)的結(jié)構(gòu)索結(jié)果進(jìn)一步表，長程有序多孔基晶體代表了一類從富勒烯分子體到石墨類碳晶轉(zhuǎn)變過程中的亞態(tài)晶體結(jié)構(gòu)。朱武表示，“接下，我們將系統(tǒng)地究長程有序多孔基晶體的性質(zhì)，望通過精細(xì)調(diào)節(jié)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)一步調(diào)晶體的原子級結(jié)特征，探索更多性質(zhì)和應(yīng)用?！?原標(biāo)題《我國科家構(gòu)建出新型人碳晶體》?
崔曉瑩
賈尼克·法伊濟(jì)耶夫
杰梅奈·克萊門特
