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成果信息

金屬碳是當(dāng)前碳材料研究的熱點(diǎn)之一，一維碳納米管的金屬性依賴于其手征性且實(shí)驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)可控生長(zhǎng)和分離；二維的石墨烯因其費(fèi)米面處的電子態(tài)密度為零表現(xiàn)出半金屬性；三維的金剛石是半導(dǎo)體。此前日本科學(xué)家提出的K4結(jié)構(gòu)和英國(guó)科學(xué)家提出的簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)的金屬碳都被證實(shí)無(wú)法在常溫常壓下穩(wěn)定存在。金屬性來(lái)源于價(jià)電子的非局域化，而材料中電子的分布取決于原子之間的相互作用，而后者又取決于原子間的排列方式即幾何結(jié)構(gòu)。因此，該工作的指導(dǎo)思想是設(shè)計(jì)新穎而穩(wěn)定的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子離域化。傳統(tǒng)的材料設(shè)計(jì)基于道爾頓的原子論，以原子作為材料的基本單元?，F(xiàn)代材料設(shè)計(jì)以原子的聚集體（超原子、團(tuán)簇、納米結(jié)構(gòu)等）作為基本單元。實(shí)驗(yàn)上人們已使用碳六元環(huán)作為基本單元直接合成了碳納米管。)

背景介紹

三維金屬碳：從古老的石墨、金剛石到當(dāng)下納米科學(xué)技術(shù)的明星材料富勒烯、碳納米管和石墨烯，碳由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)一直備受科學(xué)家關(guān)注。1996年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予給了發(fā)現(xiàn)C60的科學(xué)家；2010的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予給了研究石墨烯的科學(xué)家。尋求能夠在常溫常壓條件下穩(wěn)定存在并且具有金屬特性的三維形式的碳，一直是科學(xué)家們面臨的挑戰(zhàn)。)

應(yīng)用前景

在人們的日常生活中,常常會(huì)使用到金屬材料，金屬材料也是人類(lèi)進(jìn)步的標(biāo)志。金屬材料在機(jī)械工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、航空航天工業(yè)、電器工業(yè)中的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。)