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  二维非晶碳是碳资料宗族的一种新式同素异形体。与石墨烯的周期性蜂窝结构不同，单原子层的非晶碳由五、六、七元碳环无序拼接而成。研讨人员此前经过化学气相堆积办法在非平衡条件下成功制备了该资料，并发现非晶结构可明显调控碳资料的导电性和机械强度等物理性能。

  尽管化学气相堆积被大范围的运用在制备石墨烯及其衍生资料，但其高温条件不利于异质原子在碳原子网络中的安稳掺杂。相比之下，液团聚合办法在高分子化学组成被广泛选用，该办法条件温文，前驱体挑选多样。但是，在液团聚合中，反响中间体构象多变且存在杂乱的立体相互效果，因而运用液团聚合法难以获得具有二维拓扑结构的产品。

  为此，我国科学院大学教授周武、国家纳米科学中心研讨员裘晓辉与北京航空航天大学教授郭林、教授刘利民、清华大学教授谷林等组成的研讨团队开展了一种使用纳米标准二维限域模板进行小分子聚合的液相组成战略，成功制备了氮元素掺杂的单原子层非晶碳资料。该办法使用层状模板的限域效果，将自由基中间体的聚合进程约束在二维平面内，终究构成了五、六、七元环共存的二维无序网络结构。9月25日，该研讨成果在线发表于《天然》。

  使用低电压扫描透射电子显微镜技能，研讨团队准确解析了碳原子和氮原子在二维非晶碳网络中的散布，证明了氮原子成功嵌入碳原子组成的平面网络中，并确认了氮掺杂浓度可达9%。经过第一性原理核算，研讨团队进一步提醒了该资料的构成机制，发现受限空间中的化学反响形式发生了明显改变。光学和电学性质测验标明，该资料具有p型半导体特性，为研讨原子掺杂对二维非晶碳资料的电子局域化现象的影响供给了共同的试验渠道。该项作业在二维聚合物限域组成范畴迈出了重要一步，为未来开发性能优越的二维非晶资料供给了新途径。

  该作业得到了我国科学院战略性先导科技专项（B类）、我国科学院安稳支撑基础研讨范畴青年团队项目、我国科学院大学电子显微学试验室、国家重点研制方案、国家天然科学基金、北京高校杰出青年科学家方案等项基金的支撑。

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