溶剂化富勒烯高压下超硬相的合成、机制及其物性研究

利用各种高压同步辐射研究技术，借鉴纯富勒烯和碱金属掺杂富勒烯的高压相变规律与经验，在金刚石压砧超高压装置上，系统地在位研究不同成分和不同晶体结构的溶剂化富勒烯在高压下的结构和物性变化；总结相变规律以及溶剂类型和晶体结构对相变的影响规律；在对各种高压相的晶体结构、电子结构和硬度等性质认识的基础上，探索合成超硬相的形成条件和机制。本项目依据申请者最新的初步实验结果所提出，对超硬材料的合成和形成机制提出了新思路，其研究结果将对超硬材料的合成方法和进一步研究提供重要依据和指导。

经过三年的认真研究，本项目已按期顺利完成，并取得了一系列科研成果。其中一部分研究成果已经公开发表于世界著名学术期刊，如Science等(见附件1-5)。还有一部分研究成果正在进一步分析处理之中，将于近期投稿并公开发表。在对该项目进行研究的三年里，我们利用各种高压同步辐射技术，包括X射线衍射、X射线非弹性散射光谱、对分布函数等科研测试手段和金刚石压砧超高压技术相结合，系统地在位研究了五种具有不同成分和不同晶体结构的溶剂化富勒烯（C60和C70）在高压下的结构和物性变化。. 得到如下科研成果：1、获得了它们在高压下的相变规律，并将部分高压新相保留到常压，为应用提供更多新材料；2、首次获得了一种具有长程有序而短程却无序的新型碳材料，并揭示了其形成机制；3、获得了具有和天然金刚石硬度相比拟的新型超硬碳材料，通过利用不同结构和组分的溶剂化富勒烯可以获得多种此类材料；4、高压非弹性散射光谱研究结果为此类材料的相变和超硬相的产生从电子结果层面提供了物理依据，对超硬材料的进一步研究和合成提供重要依据和指导。以上科研直接成果已发表SCI论文4篇，包括Science、Review of Scientific Instruments、 Journal of Physical Chemistry C和 Journal Applied Physics各一篇。另外还有间接研究成果10篇。. 由于该项目科研成果发表后产生的强大影响，目前项目负责人已被邀请撰写该领域学术专著。还被邀请为Journal of Spectroscopy杂志的客座编辑。. 该项目的完成过程中培养研究生两名，一名已于2012年毕业，一名将于2014年6月毕业。