近日，中国科学院兰州化学物理研究所的科研团队与瑞士巴塞尔年夜学、奥地利萨尔茨堡年夜学的学者联袂，于富勒烯（C60）的研究上取患了庞大进展，乐成展现了富勒烯怎样转化为石墨烯（一种由单层碳原子构成的二维质料，具备优秀电学及力学机能）的要害历程，相干论文发表在《德国运用化学（Angewandte Chemie）》。
富勒烯因其怪异性子于光电、催化及润滑范畴备受瞩目，但于金属外貌如铂Pt、镍Ni上，它很难形成有序布局，这给相干质料的开发带来了挑战。怎样捕获富勒烯聚合历程中的要害中间体并实现其可控转化，一直是科学家们努力霸占的难题。
研究团队采用了一种立异要领：联合原位热退火技能及非接触原子力显微技能，于铂金属外貌初次乐成“捕获”到了不变的富勒烯二聚体，即两个富勒烯份子联合形成的布局，并清楚展示了这类二聚体怎样一步步酿成石墨烯量子点，终极形成更年夜尺寸的石墨烯片的全历程。
详细来讲，当温度升至800开尔文时，位在富勒烯份子“岛屿”边沿的低配位份子会离开出来，这些份子之间会发生化学键合反映，形成哑铃状的富勒烯二聚体。经由过程进步前辈的显微技能，研究团队直接不雅察到了这类二聚体的邃密布局——它由两个直径约1.1纳米的富勒烯单位构成。理论计较进一步展现，铂金属外貌的非凡性子使患上这类二聚体比零丁存于的富勒烯份子越发不变。
当温度继承升至900开尔文时，这些二聚领会打开碳笼布局，形成石墨烯量子点，并终极交融成面积达数十平方纳米、具备特定超晶格布局的石墨烯片。研究发明，富勒烯于铂外貌形成二聚体的能量阈值远低在其直接分化的阈值，这注释了为什么于铂外貌能形成不变的二聚体，而于金或者铜等金属外貌则不克不及。
这项研究结果经由过程展现金属铂外貌富勒烯份子热演化中二聚体中间态的形成机制与不变性，为开发新型碳基功效质料提供了要害路径：于合成范畴，外貌断绝的富勒烯二聚体可作为高活性先驱体，直接用在构建光电器件所需的二维共价收集；于润滑范畴，二聚体依附纳米标准与扩散不变性，有望成为新一代智能润滑添加剂，经由过程优化界面漫衍均衡高承载与低磨擦的需求；同时，该外貌引诱计谋为调控其他碳簇，如富勒烯聚合物的定点组装提供了普适模板，鞭策其于量子器件与能源质料中的实用化。
相干论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202505101
nc-AFM表征C60二聚体。兰州化物所供图。 ?
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