学术报告
报告题目: 碳的多样性
报告人: 王建涛 研究员(中国科学院物理研究所)
报告时间: 2012年9月18日(星期二),下午3:00
报告地点: 山西大学物电学院报告厅

碳元素是自然界中分布最为广泛的基础元素之一。单质碳通常以石墨和金刚石两种晶型存在。随着碳纳米管以及笼状富勒烯（C60）的发现，人们期待着能够发现新的三维碳晶体结构并为此做了大量的实验和理论工作。目前实验或理论报道的新的碳三维碳晶体结构大致分为三个类型：（1）由笼状富勒烯为基本结构形成的三维高压相；（2）类clathrate 碳晶体结构；（3）金刚石与类金刚石超硬晶体结构。在高温高压下(大于1300K，13GPa)石墨碳和碳纳米管可形成金刚石结构。但是长期以来关于石墨碳的高压相变机制及其高压相的晶体结构一直困扰着实验和理论科学工作者。最近通过研究石墨的冷压相变，使得相关工作取得了显著进展。2011 年我们通过第一性原理模拟计算系统地研究了低温石墨碳的冷压相变机制并发现了一种新的三维正交碳晶体结构（W-carbon）。研究表明这种新的三维正交碳是一个高压亚稳中间相。当压力大于13GPa 时，可稳定存在。在室温下当压力解除时呈现可逆反应并恢复到石墨碳的层状结构。只有在高温高压下，才会生成稳定的金刚石结构。通过对石墨高压相变过程中不同的层间重构的研究，我们最近又发现一个新的三维正交碳结构(O-carbon)。能带计算表明W-carbon 和O-carbon 具有比金刚石还大的带隙。这些研究成果增进了我们对石墨冷压相结构多样性以及有关实验现象的深刻认识与理解。