1月11日，自然期刊（Nature）发表了中国科学技术大学朱彦武教授研究团队的最新研究成果，他们通过对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入，在常压条件下构建了C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体(LOPC)，并实现了其克量级制备。

论文地址：DOI: 10.1038/s41586-022-05532-0

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。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。在此次研究中，朱彦武团队创造性地使用α-Li₃N（“α-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，最终得到大量的C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体（LOPC）。具体是C60与α-Li₃N混合，然后加热至中等温度，同时保持在一个大气压下。据了解，α-Li₃N催化了C60中部分碳-碳键的断裂，然后通过电子转移至C60分子与相邻的C60分子形成新的CC键。“由于电子能级不同，电子会从氮化锂转移至C60分子以实现电荷注入，这些额外的电荷会改变C60分子的电子云分布，使得相邻分子之间容易形成共价键——发生加成反应，两个分子‘牵手’成功。”论文第一作者、中国科大特任副研究员潘飞说。

LOPC的制备为发现从C60(s)开始的其他结晶碳铺平了道路，其他令人兴奋的选择包括另一个元素可以通过从“内嵌”富勒烯（例如M@C60）开始来完成，其中M可以是镧或许多其他元素，它被封装在全碳富勒烯笼内。

研究团队看到了在能量收集、转换和储存，催化生成化学产品以及用于分子离子或气体的分离等潜在应用。论文中还强调的一个重要方面是合成的可扩展性，它很容易扩展到公斤级，并且通过连续的生产过程，有可能实现吨级生产。

编译整理 YUXI

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