1月12日，中国科大一项新的研究成果发表于国际学术期刊《自然》。近日，中国科学技术大学朱彦武教授研究团队通过对富勒烯碳60分子（一种由60个碳原子结合形成的稳定分子）晶体进行电荷注入，在常压条件下构建了碳60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体，并实现了其克量级制备。其中的长程有序多孔碳晶体是一类新的人工碳晶体，未来可能在能量存储、离子筛分、负载催化等领域具有潜在应用。

新型碳材料研究有良好应用前景

碳是自然界最常见的元素之一，碳原子之间通过不同排列方式，能够形成多种结构，比如我们熟悉的石墨、金刚石和无定型碳，已经广泛应用于各个领域。

(资料图)

近年来，富勒烯、纳米碳管、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的发现和发展，引起了广泛的关注与研究热潮。“如果我们可以在一个晶体结构中引入纳米单元，例如用富勒烯、石墨烯等作为基本结构单元代替普通晶体中的原子，像搭积木一样‘搭建’出新型碳材料，可能会发掘更多新奇性质，发挥更大应用潜力。”朱彦武说。

此前，对于制备这类新型碳材料，研究人员要么是利用高温高压等极限条件，要么是采用紫外光、电子束辐照等微观处理技术。但其产率较低、产物不纯，阻碍了人们对该类材料的性质与应用进行更深入探索。

朱彦武团队长期致力于发展新型碳材料的规模化制备技术。早在2011年，朱彦武就找到了一种化学“活化”的方式“激活”石墨烯，成功地将石墨烯片层重构成为兼具高比表面积、高电导率和负曲率结构的“活化石墨烯”，作为超级电容器电极材料表现出优异性能，该研究成果曾发表在《科学》上。

此后，团队进一步探索了“活化”方法的普适性，也曾用来活化富勒烯碳60分子。但发现该方法太过剧烈，破坏了碳60分子的笼状结构，无法得到周期性的晶体结构。

构建出新碳晶体将探索更多性质和应用

在此次研究中，朱彦武团队创造性地使用氮化锂对富勒烯碳60分子晶体进行电荷注入，并在温和温度下进行热处理，最终得到大量的碳60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体。

朱彦武介绍，这里的长程有序多孔碳晶体，微观上具有多孔特征但完整保留了晶体的宏观周期性，是一类新的人工碳晶体，未来可能在能量存储、离子筛分、负载催化等领域具有潜在应用。电荷注入技术为构建这类碳基晶体材料提供了一种拼“乐高”式的制备技术，有望成为在原子级精度上调控晶体结构的新手段。

北京时间1月12日凌晨，此研究相关成果发表于国际学术期刊《自然》。《自然》审稿人称，“论文中给出的结果令人信服，对晶体学和材料科学领域具有重要意义。”

朱彦武表示，接下来，科研团队将系统地研究长程有序多孔碳基晶体的性质，期望通过精细调节实验参数进一步调控晶体的原子级结构特征，探索更多的性质和应用。

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合肥通客户端-合报全媒体记者 刘畅司晨

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