陈德斯，董家君，翟春光，姚明光，刘冰冰

(吉林大学物理学院，超硬材料国家重点实验室，长春 130012)

0 引 言

碳原子具有独特的原子结构，原子间可以通过多种成键方式结合，因此碳拥有众多的同素异形体，从最早人们发现的石墨，到具有独特球形结构的富勒烯、手性与管径可调的一维碳纳米管、二维石墨烯、石墨炔等，都有着优良的力学、电学和光学性质。作为典型的零维碳材料，通过理论计算认为富勒烯单分子具有极高的体模量(843 GPa)[1]，远大于金刚石的441 GPa。因此富勒烯被寄予厚望，被认为是一种理想的碳纳米单元，用于构筑新的碳材料。但是常压下，富勒烯分子间通过弱的范德华力相互作用形成具有面心立方结构的分子晶体，是一种很软的碳材料。所以，能否利用富勒烯作为构筑单元，设计合成出具有优异力学性能，甚至是新的功能特性的新材料一直是研究人员关注的前沿课题。高压是调控晶体结构与性质的重要研究手段，部分材料在压力作用下，其力学、电学或是光学性质都会发生明显变化，比如碳纳米管、C60等碳纳米材料在压力作用下会发生聚合、硬化，甚至形成超硬材料[2]；少层C3N4在压力作用下其荧光颜色会从蓝色变为黄色[3]；C与H2S在室温超高压力作用下会发生超导转变[4]等。这些材料在压力作用下性质发生显著变化，如在力学、热学、电学、光学等方面展现出新的功能特性，出现压致响应行为，进而可设计出压致响应功能材料。碳材料因为丰富可调的结构和性质，高压下可出现明显的成键、结构和性质变化，是研究探索压致响应功能材料的重要来源。……