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中国散裂中子源用户实验成果在《Nature》发表
时间 : 2023-01-13     

2023年1月12日,中国散裂中子源(CSNS)用户中国科学技术大学化学与材料科学学院材料科学与工程系、合肥微尺度物质科学国家研究中心朱彦武教授团队在《Nature》杂志上发表题为“Long-Range Ordered Porous Carbons Produced from C60”的研究论文,报道了在常压条件下通过化学电荷注入技术,将富勒烯C60分子晶体转变为聚合物晶体和长程有序多孔碳(LOPC)晶体的重要进展, CSNS多物理谱仪(MPI)团队陈怀灿、殷雯是该论文的共同作者。 

LOPC晶体是由C60分子之间通过共价键连接而成的新型人工碳晶体,既具有多孔特性又保留了C60分子晶体的长程有序特征。朱彦武教授团队与CSNS多物理谱仪合作,在CSNS多物理谱仪通过中子对分布函数技术(PDF)对系列样品进行了表征与研究,精确揭示了富勒烯C60分子晶体、LOPC晶体和聚合物晶体精细结构,为面心立方堆积的C60分子晶体转变为聚合物晶体和LOPC晶体过程中结构的演化提供了真实有力的关键证据之一(图1)。 

碳材料(富勒烯C60、石墨烯等)具有独特的电子云结构,X射线难以成功表征此类型材料的真实原子结构,中子直接与原子核发生相互作用的全散射信息可为此种材料的结构表征提供最真实有效的实验数据。本研究中,多物理谱仪高的实空间分辨率为新型碳材料的结构确认提供了真实可靠的重要支撑。 

多物理谱仪是中国散裂中子源、东莞理工学院和香港城市大学合作建设的首台合作谱仪,也是国内唯一的中子全散射谱仪。自2021年开放运行以来,已经顺利完成百多项用户课题研究,多项用户实验成果已在Nature、Nature Sustainability、Nature Communication、Advanced Materials等期刊发表。 

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05532-0

 
图1在CSNS的多物理谱仪获得的富勒烯C60分子晶体、LOPC晶体和聚合物晶体的中子PDF数据