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新材料:一种神奇的碳家族单晶单层聚合C60

2022/6/17 14:02:00 来源: 423

 

  碳是一种神奇的材料,既可以制🌱成柔软的铅笔芯,也可以构成坚硬的金刚石。16日,《自然》发表了一项关于碳家族新材料的研究成果。来自中国科学院化学研究所的研究人员,在常压下通过简单的反应条件,创制出一种新型碳同素异形体单晶——单层聚合C60。

  金刚石、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等材料都由碳原子构成,但由于原子排列不同,它🗹们展现出完全不同的物理化学性质,因此,它们被称为碳的“同素异形体”。

  研究新的碳同素异形体、制ও备新型碳材料一直是材料领域的前沿科学问题。“迄今为止,单个原子一直是构筑二维材料的最小单元。把纳米团簇作为基本单元,使用传统化学反应,自下而上像‘垒砖头’一样构筑更高级的二维拓扑结构材料一直未能实🌺现。”中科院化学所研究员郑健坦言。

  经过5年的潜心研究,研究人员利用掺杂聚合—剥离两步法🌄,成功把纳米团簇C60聚合在一个平面上,并通过碳碳键相互共价键合形成规则的二维拓扑结构材料,即单层二维聚合C60单晶。

  “通过进一步研究,我们发现,这种新型碳材料♋具有结晶度高、热力学稳定性好以及禁带宽度适度等优良特性。”郑健说,这是继石墨烯之后,又🧜一种稳定的二维碳材料。

  郑健表示,这项研究开辟了以碳簇代替原子构筑碳材料的新策略,同时,新制备的碳材料在非线性光🐬学和功能化电子器件方面具有巨大应用前景,在超导、量子计算、自旋输运、信息及能量存储、催化等领域也具有潜在的应用价值。


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