我科学家构建出新型人工碳晶体******
日前,中国科学技术大学朱彦武教授研究团队通过对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入,在常压条件下构建了C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体,并实现了其克量级制备。1月12日凌晨,该研究成果发表于国际学术期刊《自然》。
碳是自然界最常见的元素之一,碳原子之间通过不同排列方式,能够形成多种结构,比如我们熟悉的石墨、金刚石和无定型碳,已经广泛应用于各个领域。
近年来,富勒烯、纳米碳管、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的发现和发展,得到了广泛关注,并引发研究热潮。“如果我们可以在一个晶体结构中引入纳米单元,例如用富勒烯、石墨烯等作为基本结构单元代替普通晶体中的原子,像搭积木一样‘搭建’出新型碳材料,可能会发掘更多新奇性质,发挥更大应用潜力。”朱彦武说。
此前,对于制备这类新型碳材料,研究人员要么是利用高温高压等极限条件,要么是采用紫外光、电子束辐照等微观处理技术,但其产率较低、产物不纯,阻碍了人们对该类材料的性质与应用进行更深入探索。
在此次研究中,朱彦武团队创造性地使用氮化锂对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入,并在温和温度下进行热处理,最终得到大量的C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体。
值得注意的是,团队通过基于机器学习和神经网络势函数的结构搜索结果进一步表明,长程有序多孔碳基晶体代表了一大类从富勒烯分子晶体到石墨类碳晶体转变过程中的亚稳态晶体结构。
“这里的长程有序多孔碳晶体,微观上具有多孔特征但完整保留了晶体的宏观周期性,是一类新的人工碳晶体,未来可能在能量存储、离子筛分、负载催化等领域具有潜在应用。电荷注入技术也为构建这类碳基晶体材料提供了一种搭积木式的制备技术,有望成为在原子级精度上调控晶体结构的新手段。”朱彦武介绍。
《自然》审稿人称:“论文中给出的结果令人信服,对晶体学和材料科学领域具有重要意义。”(记者丁一鸣、通讯员王敏)
【科普中国智惠农民】揭开青塘粽子的致富“秘方”******
编者按:潺潺湫水河,青青芦苇荡,特殊的地理环境和历史文脉,铸就了前青塘村独特的风俗人情。根据《全国“一村一品”示范村镇认定监测管理办法(试行)》规定,农业农村部对已认定的全国“一村一品”示范村镇运行情况进行定期监测。监测数据经专家审核,初步确定全国乡村特色产业超十亿元镇超亿元村505个,山西省吕梁市临县安业乡前青塘村凭借“粽子”跻身榜单。前青塘村的“小粽子”到底有什么过人之处?粽子如何成为前青塘村的“大产业”?科普中国智惠农民本期《新农人致富路》栏目邀请到山西青塘食品有限公司董事长张侯文,请他来说说小产业如何“粽”出大幸福。
据《临县志》记载,从700多年前的元代起,前青塘村就开始种植粽叶、制作粽子,是远近闻名的粽子村。青塘粽子第八代非物质文化传承人、山西青塘食品有限公司董事长张侯文介绍,当时前青塘村里有一个寺院叫奉天寺,到了端午节,寺内的僧人就煮着吃粽子,村民们闻到了扑面而来的香气,顺着香气便寻到了粽子。此后,奉天寺把粽子的制作工艺流传到了前青塘村。
张侯文介绍,他的祖上继承了青塘粽子的工艺古法,父亲常常在临县范围内卖着粽子,但是一个端午节卖个十来天,只能挣些生活费。守着“金饭碗”,他决心要把产业做大。2011年,张侯文创办了一个“小作坊”,这成为了他事业的起步。2013年,通过引入抽真空、高温灭菌等现代技术,解决了粽子保质期的问题,用现代科技给粽子“安上了翅膀”。自此,青塘粽子销得更远,名声更大。
青塘粽子的礼盒包装背后,还有一段温情故事。张侯文介绍,包装上面的照片画的就是张侯文一家老少。“这是我爸我妈、我家姑娘、我外甥。这是2016年,我父母教孩子们包粽子的场景。”他认为,这样的照片背后,代表了一种传承,是老一代传给新一代手工技艺的传承。
在青塘粽子的包装上,还隐藏着一份设计理念。张侯文介绍,“三座山”,一座绿的、一座黄的、一座半绿半黄的。“绿色是指江米粽,寓意是绿水青山;黄色是指黄米粽,寓意是丰收;一半黄一半绿的是指两米粽,寓意是‘黄金搭档’。三座山合起来以后,组成一个元宝形状。在端午节期间用它馈赠亲友,寓意着送金银、送元宝、送财富。”张侯文介绍。
“坚持老传统,还原老味道,”是张侯文一直坚持的原则。“我们要把老一辈留下来的传统手工技艺和独特味道,让它一直延续下去,这就是青塘粽子在坚持的事业。”青塘粽子的制作工艺,每一道程序都是手工传承下来的。“几百年前怎么做,现在还是怎么做。”张侯文解释道。
先将米泡好、软化,将粽叶清洗、煮沸,便进入包制环节。在每一个粽子的头尖上,放一颗蜜枣,盖一部分米,中间再放两颗蜜枣,上面再盖一部分米,用粽叶合起来将其包裹,最后用马莲绳捆扎起来,便进入煮制环节。
煮制的时候,粽子必须尖对尾、尾对尖,一个一个摆放整齐入锅,拿篦子盖上,用重物压住。使粽子在煮的过程当中不被“翻腾”,避免米膨胀。煮制是最关键的环节,粽子好不好吃,全在火候。青塘粽子的煮制,要经过温火、小火、急火,急火、闷,整整10个小时。在10个小时的过程当中,火候要变4次,最终才能达到粽叶香、米香、马莲香、枣香四味融于一体。
一颗小小的青塘粽子,集合了山西省临县前青塘村农产品的“精华”,也承载了张侯文工匠家族祖祖辈辈的心血。现如今,前青塘村先后被评为“中国历史文化名村”“中国传统村落”“中国美丽休闲乡村”、中国“一村一品”示范村(粽子)、山西乡村旅游示范村。2021年,村集体经济收入首次突破百万元达到128万元,旅游收入达到600万元,村民人均收入首次突破10000元大关。
张侯文告诉记者,他的目标是要把前青塘村打造成“南有嘉兴、北有青塘”的中国北方粽子生产基地、中国特色古村落旅游胜地、山西名副其实的乡村振兴示范村和吕梁山上美丽宜居第一村。(记者/焦子原 武玥彤 支持单位/临县科协)