从读大学入手，正在每个阶段的研习生计中，杨晶晶都有幸师从于化学规模的顶尖探讨团队。

　　本科时，其导师是中国科学技巧大学化学系的俞书宏院士；来到美国加州大学伯克利分校读博时，导师是 诺奖热点人选 的奥马尔 · 亚基（Omar Yaghi）院士；博士结业后，又师从于哥伦比亚大学化学系科林 · 纳科尔斯（Colin Nuckolls）院士。

　　2021 年，杨晶晶到场美国通用电气公司负责探讨科学家一职，目前负担两项能源合系的课题。前不久，他正在博后时期的论文宣布于 Nature，这也是 2023 开年以还高分子规模的首篇 Nature 论文。

　　探讨中，他和合营家报道了一种宏观层状晶体，其具备电荷中性、纯碳基等特性。通过机器剥离，这些晶体能够形成拥有洁净界面的中性碳二维分子薄片。

　　假使这种二维分子薄片相同于石墨烯，但却是一种由共价键邻接的、以富勒烯行为组织基元组成的层状二维原料。正在表观上，透露出六角形式的分列式样。

　　取得这种宏观层状晶体的枢纽，是通过稀酸管造化学气相传输孕育的富勒烯碱土金属复合物，从而造出富勒烯层状蚁合物的单晶。

　　这种管造格式能够保存原始组织中的碳碳共价键，并能去除此中的插层碱土金属，从而变成机器剥离的、电荷中性的二维共价富勒烯汇集。

　　去除掺杂金属离子并取得中性的纯碳原料，是一个厉重的探讨次序。它可认为机器剥离打下根蒂，并能明显影响原料的本质。

　　比如，正在脱除掺杂金属鎂後，課題組視察到原料的光致發光強度推廣兩個數目級以上。

　　比擬此前學界浮現的蟻合富勒烯物種，因爲面內富勒烯基元之間的奇異鍵合組織，中性的二維共價彙集顯示出更高的熱安閑性。而且，其熱傳導機能比分子富勒烯晶體逾越近一個數目級。

　　此表，通過運用透射電子顯微鏡和近場納米光致發光光譜，該團隊對少層石墨烯薄片加以成像，借此揭示了莫爾超晶格的存正在。

　　這證據這種二維原料能被行爲可行性平台，以用于實行莫爾工程，進而去定造激子體例，並希望調整二維異質組織原料的光電性格。

　　高質料的電荷中性全碳宏觀晶體，能用于直接剝離並取得輪廓沒有反離子或汙染物的二維薄片，從而知足創築高質料異質組織和光電築築的哀求。

　　然而，這種由富勒烯基元共價鄰接而成的電荷中性二維全碳彙集，是一種全新的碳原料式樣，針對它的探討尚處于早期階段，諸多機能尚未被尋找。

　　目前來看，該原料擁有很好的導熱性，于是希望用于電子、航空航天、汽車、國防等須要熱辦理的散熱場景。此表，這種原料也具備用于修築莫爾超晶格的潛力，進而能用于修築受限光學和量子築築等。

　　紐約哥倫比亞大學化學系埃琳娜 · 梅爾紮德（Elena Meirzadeh）博士是第一作家兼合夥通信；統一院系的邁克爾 · L · 施泰格瓦爾德（Michael L. Steigerwald）教誨、楊晶晶博士、科林 · 納科爾斯（Colin Nuckolls）教誨、澤維爾 · 羅伊（Xavier Roy）教誨負責合夥通信作家。

　　碳，是本次探討的一個樞紐詞。碳，也是閑居存在中無處不正在的一種元素，因爲其多元化的鍵及格式，它既能夠行爲首要因素來督促有機人命體的出生，也能夠變成各色各樣品種繁多的成效原料進而任事于人類。正因于此，碳原料平昔是科學界的 明星 。

　　通過碳原子直接修築全碳原料，一經帶來了很多新的碳物質式樣的浮現，並延續浮現出無量的起色潛力。

　　此中，一個潛正在的新規模是愚弄納米標准的富勒烯分子，替換碳原子行爲組織基元，用來築新的碳原料式樣。

　　如能告竣，則將搭築起分子型碳原料與拓展型碳原料的桥梁，无疑将大大拓宽人类合成碳原料的格式，并催生更多具备趣味机能的碳同素异形体的浮现。

　　而本次探讨要从 2019 年说起，当时杨晶晶到场Colin Nuckolls课题组已有一年多，那时他正正在探讨愚弄纳米组织基元——一种被他们称为 超原子（superatom） 的纳米团簇，这种纳米团簇和富勒烯分子能够沿道拼装成拥有新型光电机能的新原料。

　　彼时，杨晶晶一经拓荒了首个基于组织各向异性超原子拼装原料，也告竣了首个正在纳米超原子标准修筑的固溶体型原料，合系论文也已收录于 JACS 和 Nature Chemistry。

　　正在这一系列的探讨中，杨晶晶当心到因为超原子团簇与富勒烯之间电荷变动，会导致一种富勒烯分子的自觉蚁合景象。

　　他说： 这些景象让我感觉富勒烯分子能够直接蚁合，因为我正在探讨生阶段一经愚弄分子组织单位共价，修筑了多孔金属有机骨架原料，于是我形成了一个很无意思的思法：能否用富勒烯行为组织基元并用共价键邻接修筑新型碳原料？

　　正在调研文件时，他浮现了洪量合于金属掺杂富勒烯蚁合物的文件，席卷一篇合于镁掺杂二维富勒烯蚁合物 Mg2C60 大单晶的论文，该晶体结包罗了一种富勒烯组织，它以镁插层为根蒂并采用二维共价键格式邻接，表观上呈四方分列形。

　　基于这些文件调研，杨晶晶裁夺愚弄富勒烯行为组织基元，以用于修筑相同石墨烯的二维原料。然而，因为层间壮健的离子键协力，金属掺杂的富勒烯复合物是无法被剥离的。

　　因而，推动这一探讨的条件是，得找到剥离富勒烯层的适合举措。2020 岁首，杨晶晶运用化学气相传输法，合成了拥有相同石墨烯六方分列的、由富勒烯邻接组织的 Mg4C60 单晶。

　　随后，他拓荒了愚弄稀酸管造去除插层金属，进而取得电荷中性全碳宏观晶体的举措。因为富勒烯层间仅仅只存正在分子间范德华力，对待管造后的晶体来说，能够运用胶带法将其剥离成少层，而这便是本次办事的起始。

　　之后，则是无间地优化合成举措、组织表征与机能探讨。公共也能够看到，这是一项合营型探讨，论文作家也有多位。对此，杨晶晶透露：2020 岁首，当我导游师初次提出通过共价邻接富勒烯，修筑相同石墨烯的二维原料的思法时，咱们俩都无比的推动，以至还给尚未出生的新原料取了个名字巴基球烯（富勒烯别名巴基球，但正在终版论文里他们采用了 graphullerene 这一定名）。

　　正在当时，杨晶晶面对的实际的题目是，组里并没有化学气相传输筑筑，这也意味着无法合成金属掺杂的富勒烯复合物先驱体。

　　他说： 这时合营的厉重性入手显示，咱们相合了具有该筑筑的同院系的Xavier Roy教诲，然后开启了合系合营。

　　随后，杨晶晶又分手和同院系的 Xiaoyang Zhu 教诲展开光学探讨、以及和纽约巴纳德学院化学系的安德鲁 C. 克劳瑟（Andrew C. Crowther）教诲展开拉曼光谱探讨。

　　其它，哥伦比亚大学机器工程系的 P. 詹姆斯 · 舒克（P. James Schuck）教诲、哈佛大学物理学教诲金必立（Philip Kim）也到场了光电热机能探讨的合营。

　　2021 年，杨晶晶到场通用电气公司。他说： 我将这个项目转交给Xavier Roy团队的博士后Elena Meirzadeh、以及Colin Nuckolls团队的探讨生 Si Tong Bao 等同事。她们对待该项主意进献是宏大的，比如进一步优化了稀酸管造战略，以及寻找了该原料的热学机能和莫尔超晶格景象等。

　　2022 年中旬，正值论文投稿之时，课题组当心到中科院化学所 Jian Zheng 教诲正在 Nature 上宣布的一篇论文，先容了单层富勒烯共价汇集 [ 2 ] 。

　　Jian Zheng 团队的论文首要报道了愚弄有机大尺寸阳离子，代替碱土金属插层金属富勒烯复合物，从而能够剥离带电二维富勒烯的共价单层。

　　这项办事与杨晶晶的办事高度合系，不过运用了分别的剥离举措，并取得了拥有分别本质的二维富勒烯共价邻接汇集。 这让人不禁感叹全国的怪僻：互不认识的探讨团队为了肖似的对象而斗争，运用分别的战略而取得了分别的新原料，然后又大致正在类似的期间标准已毕，科学恰是充满云云的厚实多彩！ 他说。

　　假使一经脱节校园，但他仍正在眷注合系探讨。杨晶晶透露： 对待探讨富勒烯基元共价邻接而成的电中性二维原料来说，本次论文只是一个起始。推动组织调造和机能寻找，将是下一步的中心。

　　此表，鉴于该原料与其他多种原子级薄的晶体能够实行拼装，因而正在修筑二维异质组织上，极有大概带来更多意思不到的机能。