2023年1月12日，中國散裂中子源(CSNS)用戶中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)與工程系、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心朱彥武教授團(tuán)隊在《Nature》雜志上發(fā)表題為“Long-Range Ordered Porous Carbons Produced from C60”的研究論文，報道了在常壓條件下通過化學(xué)電荷注入技術(shù)，將富勒烯C60分子晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锞w和長程有序多孔碳(LOPC)晶體的重要進(jìn)展， CSNS多物理譜儀(MPI)團(tuán)隊陳懷燦、殷雯是該論文的共同作者。

LOPC晶體是由C60分子之間通過共價鍵連接而成的新型人工碳晶體，既具有多孔特性又保留了C60分子晶體的長程有序特征。朱彥武教授團(tuán)隊與CSNS多物理譜儀合作，在CSNS多物理譜儀通過中子對分布函數(shù)技術(shù)(PDF)對系列樣品進(jìn)行了表征與研究，精確揭示了富勒烯C60分子晶體、LOPC晶體和聚合物晶體精細(xì)結(jié)構(gòu)，為面心立方堆積的C60分子晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锞w和LOPC晶體過程中結(jié)構(gòu)的演化提供了真實有力的關(guān)鍵證據(jù)之一(圖1)。

碳材料(富勒烯C60、石墨烯等)具有獨特的電子云結(jié)構(gòu)，X射線難以成功表征此類型材料的真實原子結(jié)構(gòu)，中子直接與原子核發(fā)生相互作用的全散射信息可為此種材料的結(jié)構(gòu)表征提供最真實有效的實驗數(shù)據(jù)。本研究中，多物理譜儀高的實空間分辨率為新型碳材料的結(jié)構(gòu)確認(rèn)提供了真實可靠的重要支撐。

多物理譜儀是中國散裂中子源、東莞理工學(xué)院和香港城市大學(xué)合作建設(shè)的首臺合作譜儀，也是國內(nèi)唯一的中子全散射譜儀。自2021年開放運行以來，已經(jīng)順利完成百多項用戶課題研究，多項用戶實驗成果已在Nature、Nature Sustainability、Nature Communication、Advanced Materials等期刊發(fā)表。

圖1在CSNS的多物理譜儀獲得的富勒烯C60分子晶體、LOPC晶體和聚合物晶體的中子PDF數(shù)據(jù)