碳60是碳原子构成的吗(我国科学家构建出新型人工碳晶体)


碳60是碳原子构成的吗(我国科学家构建出新型人工碳晶体)

来源:新闻客户端

近日,科学技术大学的朱彦武教授及其研究团队取得重大科研成果。他们通过对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入,成功构建了C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体,并在常压条件下实现了其克量级制备。这一重要成果已在国际学术期刊《自然》上发表。

朱彦武教授介绍,他们创造的新型碳晶体——长程有序多孔碳晶体,在微观上拥有多孔特征,同时保留了晶体的宏观周期性。这类碳晶体未来在能量存储、离子筛分、负载催化等领域具有潜在的重要应用价值。电荷注入技术为构建这类碳基晶体材料提供了一种类似于拼“乐高”的制备技术,甚至有望在原子级别精度上调控晶体结构。

《自然》杂志的审稿人对此研究给予了高度评价,认为该论文的结果令人信服,对晶体学和材料科学领域具有重大意义。

碳是自然界中最常见的元素之一,其原子排列方式的多样性导致了多种结构形式的出现,如石墨、金刚石和无定型碳等,这些已经广泛应用于各个领域。而富勒烯、纳米碳管、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的发现和发展,已经引起了广泛的关注和研究热潮。

朱彦武团队长期以来致力于发展新型碳材料的规模化制备技术。他们通过长期探索和实践,创造性地使用了氮化锂对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入,并在温和温度下进行热处理,成功地制备出大量的C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体。

对于这个成果的实现过程,朱彦武团队的特任副研究员潘飞解释了其中的原理:一个C60分子中有60个碳原子,要让这些分子形成新的结构单元,就需要让它们之间形成稳定的连接。在这个过程中,电子从氮化锂转移到C60分子中以实现电荷注入,这些额外的电荷改变了C60分子的电子云分布,使得相邻分子之间更容易形成共价键,从而实现了两个分子的成功连接。

倪堃研究员则进一步解释了这种新型碳晶体的形成机理。他指出,电荷注入导致了富勒烯C60分子间的电偶极矩相互作用,降低了反应过程中的势垒,使得反应更容易发生。在这个过程中,部分破碎的富勒烯C60分子仍然保持了良好的周期性排列。值得注意的是,这种长程有序多孔碳基晶体代表了一大类从富勒烯分子晶体到石墨类碳晶体转变过程中的亚稳态晶体结构。


碳60是碳原子构成的吗(我国科学家构建出新型人工碳晶体)