高温高压下的富勒烯

Fullerenes under High Temperature and High Pressure

摘要: 富勒烯（以 C₆₀/C₇₀ 为代表）作为典型分子晶体碳同素异形体，在高温高压（HPHT）条件下可经历由取向有序化、分子间初始成键到低维聚合、多维交联乃至笼结构塌缩与无定形化的一系列连续结构演化过程，是连接“分子晶体碳”与“高密度共价碳网络”的重要桥梁。本文围绕富勒烯在压强-温度协同调控下的相变与聚合行为，系统梳理了其从 fcc→sc 取向转变、二聚（典型[2+2]环加成）到一维链状聚合、二维层状聚合（四方/菱方等）以及可能的三维结构的形成机制与结构特征，并讨论了不同加载路径与动力学因素对相区边界与产物有序度的影响。同时对 C₇₀ 在分子各向异性驱动下更易出现的多路径竞争与无序化趋势进行对比总结，并进一步评述金属富勒烯以及溶剂化富勒烯等体系中客体分子对高温高压下富勒烯聚合路径以及物理性质的调控作用。最后，结合富勒烯衍生 sp³ 富集超硬无定形碳及相关新型碳结构的研究进展，展望了通过前驱体工程与多维度调控策略实现可设计高压碳材料的潜在研究方向。
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