結(jié)構(gòu)決定性能這個(gè)基本的化學(xué)原理在碳素材料中得到了最神奇的體現(xiàn)，改變碳原子之間的連接方式就會(huì)得到性能迥然不同的材料。石墨是半金屬和柔軟的潤(rùn)滑劑；金剛石不導(dǎo)電，是最硬的材料；碳納米管既可以是半導(dǎo)體，又可以是金屬，同時(shí)又是強(qiáng)度最高的纖維；與碳納米管相似，石墨烯集好幾項(xiàng)看似不相容的性能與一身，是載流子遷移率最高的半導(dǎo)體。從人工合成金剛石到碳納米管和石墨烯，碳科學(xué)一直保持在科學(xué)研究的前沿。

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西安交大科研人員首次合成碳的新型同素異形體

在2011年，科學(xué)家通過(guò)計(jì)算預(yù)言了T-carbon的可能性，但是從來(lái)沒(méi)有人觀察到、能夠在實(shí)驗(yàn)室合成。近日，西安交大電氣學(xué)院電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新型儲(chǔ)能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心牛春明千人團(tuán)隊(duì)張錦英研究小組在碳素材料研究過(guò)程中取得突破，合成了碳的又一個(gè)新型同素異形體，通過(guò)皮秒激光照射懸浮在甲醇溶液中的多壁碳納米管，在這種極端偏離熱力學(xué)平衡態(tài)的條件下，成功地實(shí)現(xiàn)了從sp2到sp3化學(xué)鍵的轉(zhuǎn)變，捕捉到了這種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。詳細(xì)的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)在瞬間飛秒激光照射下中空的碳納米管轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)心的碳納米棒，碳納米棒中碳原子之間的連接方式同理論預(yù)測(cè)的T-carbon完全一致，證明合成了這種結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程涉及氣、液和固態(tài)三相，反應(yīng)機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

該研究激光實(shí)驗(yàn)操作由西安交大機(jī)械學(xué)院王文君研究團(tuán)隊(duì)完成，電鏡工作由西安交大電信學(xué)院賈春林教授團(tuán)隊(duì)完成，理論模擬工作由新加坡南洋理工大學(xué)蘇海濱研究團(tuán)隊(duì)完成。相關(guān)成果以“Pseudo-topotactic conversion of carbon nanotubes to T-carbon nanowires in methanol under irradiation of picosecond laser” 為題發(fā)表在Nature Communications雜志（https://www.nature.com/articles/s41467-017-00817-9）。

新型儲(chǔ)能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心

（http://cne.xjtu.edu.cn/CNRE/e/action/ListInfo/?classid=14）圍繞未來(lái)儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換科學(xué)技術(shù)發(fā)展的核心問(wèn)題-材料開(kāi)展研究，核心任務(wù)是通過(guò)基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)和合成可用于儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換的納米新材料，開(kāi)發(fā)這些材料的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)，推動(dòng)這些技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。