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1月12日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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(gòu)建了C60聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體，并實現(xiàn)了其克量級制備。1月12日，研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)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(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。電荷注入技術(shù)為構(gòu)建這類碳基晶體材料提供了一種拼‘樂高’式的制備技術(shù)，有望成為在原子級精度上調(diào)控晶體結(jié)構(gòu)的新手段。”《自然》審稿人稱，“論文中給出的結(jié)果令人信服，對晶體學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)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(jié)構(gòu)，比如大眾熟知的石墨、金剛石等，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)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(fā)現(xiàn)和發(fā)展，引起了廣泛的關(guān)注與研究熱潮。朱彥武團隊長期致力于發(fā)展新型碳材料的規(guī)模化制備技術(shù)。早在2011年，團隊成功地將石墨烯片層重構(gòu)成為兼具高比表面積、高電導(dǎo)率和負曲率結(jié)構(gòu)的“活化石墨烯”，作為超級電容器電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異性能，該研究成果曾發(fā)表在《科學(xué)》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(chuàng)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(jù)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(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。電荷注入技術(shù)為構(gòu)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(diào)控晶體結(jié)構(gòu)的新手段。

接下來，該團隊將系統(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(gòu)特征，探索更多的性質(zhì)和應(yīng)用。記者 祁琳

關(guān)鍵詞： 長程有序 研究成果 晶體結(jié)構(gòu)