來源：中國(guó)合成樹脂網(wǎng) 2022-06-17 11:19:08
6月15日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究員鄭健團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）上發(fā)表了關(guān)于碳家族新材料的的新成果。該工作在常壓下通過簡(jiǎn)單的反應(yīng)條件，創(chuàng)制了一種新型碳同素異形體單晶——單層聚合C60。
碳材料一直被認(rèn)為是一種未來材料，制備新型碳材料一直是材料領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題，以富勒烯、碳納米管、石墨烯、石墨炔為代表的新型碳材料的每一次發(fā)現(xiàn)都引發(fā)了材料學(xué)家的研究熱潮。單層聚合C60是一種全新的簇聚二維超結(jié)構(gòu)，由 C60簇籠在平面上通過C-C鍵相互共價(jià)鍵合形成規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種新型碳材料具有較高的結(jié)晶度和良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性，并具有適度的禁帶寬度，為碳材料的研究提供了全新思路。
迄今為止構(gòu)筑二維材料的最小單元是單個(gè)原子，被稱為人造原子的納米團(tuán)簇作為基本單元構(gòu)筑更高級(jí)的二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一直未能實(shí)現(xiàn)。由于碳碳成鍵的反應(yīng)收率不是100%且反應(yīng)不可逆，因此使用傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)自下而上通過分子“壘磚頭”的方法制備二維團(tuán)簇碳材料單晶幾乎無法完成。鄭健課題組歷時(shí)5年，利用摻雜聚合-剝離兩步法，成功制備了單層二維聚合C60單晶，獲得了確鑿的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。
單層聚合C60具有顯著的平面各向異性，如各向異性聲子模式和電導(dǎo)率，這意味著該材料在非線性光學(xué)和功能化電子器件方面可能具有應(yīng)用前景。此外，由于其獨(dú)特的共軛碳結(jié)構(gòu)、巨大的超晶格和多孔骨架結(jié)構(gòu)，該二維簇聚碳材料或在超導(dǎo)、量子計(jì)算、自旋輸運(yùn)、信息及能量存儲(chǔ)、催化等領(lǐng)域也具有潛在應(yīng)用價(jià)值。
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