超硬材料方向唯一的国家重点实验室——超硬材料国家重点实验室

超硬材料国家重点实验室-国家计委于1989年依托吉林大学筹建，是我国唯一的以高压科学与超硬材料为主要研究方向的国家重点实验室，所在学科是教育部“211工程”、“985工程”和“一流大学一流学科”项目重点建设学科，教育部首批指定2个“双一流”建设学科，国防科工局布局的“国防特色学科”，为我国重要的高压科学和超硬材料研究基地。

研究方向

1
高压对材料结构、性质的影响与高压相变
发展高压下原位结构和光、电、磁等物理性质多种原位微区测量方法和技术，建立高压下的理论研究体系，注重理论与实验紧密结合，探索高压条件下体材料和纳米材料的结构、性质及相变规律，为制备超硬和多功能的高压相材料提供实验与理论依据，同时注重发现新现象、总结新规律、创建新理论。开展高压技术在其它学科中的应用与交叉研究。
2
超硬多功能薄膜以及新型低维材料
研究以金刚石膜为代表的超硬多功能薄膜材料的关键制备技术与物理性质，突破制约其发展的核心问题，开展其作为第三代半导体材料的新特性、新器件的研究，开发与推广超硬薄膜材料在高速、高精、高效切削工具方向的应用。研究多种新型低维多功能材料的制备及其在光电等多领域的优良特性和应用。
3
高温高压下合成超硬与新型功能材料
研究在高温高压下合成超硬材料的物理问题和关键技术：包括超硬复合材料关键物理问题-表面与界面问题；大尺寸超硬材料单晶样品生长的材料物理问题，提高超硬材料的品质；探索利用高温高压等条件制备新型功能超硬材料及常压下难以制备的新材料，推动我国向超硬材料强国迈进。

成立以来取得的成绩

实验室以高压科学和超硬材料基础研究为核心，解决国家现代化建设、国际前沿领域重大科学与应用问题，取得了众多国际、国内领先的科学成果。

  • 国际上最早获得百万大气压的五个实验室之一；

  • 国内第一片CVD金刚石薄膜；

  • 世界上第一片按设计图案选择性生长的金刚石薄膜；

  • 国内最早开展大尺寸CVD单晶金刚石高速生长；

  • 国际上能够实现人工合成全部四种宝石级单晶金刚石的少数实验室之一；

  • 建立了高压下原位多物理量联合测量、晶体结构预测技术；

  • 发现了系列长程有序非晶碳等超高硬度的新型结构和材料；

  • 国际上首次理论预言了并被实验证实的高压下金属钠绝缘体转化和转变温度超过200K的高压下高温超导体等；

  • “超高压下简单分子凝聚体系的新奇结构相变和压力效应”、“高压下钠和锂单质及二元化合物的结构与物性”成果分别获得2014年、2015年国家自然科学奖二等奖；

  • “陆域天然气水合物冷钻热采关键技术”成果获得2016年国家技术发明奖二等奖。

近期发表的研究成果

  • 崔田教授科研团队研究成果在《自然通讯》上发表

崔田教授课题组在高压下超氢化物的合成研究方向取得突破性进展。研究成果以“Polyhydride CeH9 with an atomic-like hydrogen clathrate structure”为题，于2019年8月1日在线发表于自然子刊《Nature Communications》。本工作通过金刚石对顶砧技术成功合成了系列铈氢化物CeH3, CeH3+x, CeH4, CeH9-δ, CeH9，氢化物的配比随着压力的增加而增加。研究发现，CeH9与其他超氢化物的合成不同，不必使用高温条件，仅通过高压手段便可克服势垒进行化合。

  • 吉林大学科研团队研究成果在《美国化学会志》上发表

邹勃教授科研团队在“压力诱导发光”的研究方面取得突破，该成果以“Pressure-Induced Emission (PIE) of One-Dimensional Organic Tin Bromide Perovskites”为题，于2019年4月10日在线发表在Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》）杂志上。邹勃教授课题组提出了通过压力效应调控一维C4N2H14SnBr4八面体骨架的扭曲程度，从而改善内部激子自陷态发光性质的学术构想。进行了高压下荧光、吸收以及同步辐射实验的研究。发现压力可以成功诱导一维C4N2H14SnBr4发生结构相变，实现了八面体扭曲的有效调控，从而实现了一维C4N2H14SnBr4的荧光从无到有，并随着压力的升高荧光逐渐增强，根本原因在于压力下自陷态激子跃迁偶极矩的增加和自陷态激子结合能的增大。尤其在当压力升高到20 GPa时该样品仍然没有发生荧光的完全猝灭。该工作表明，高压可以调制结构从而增强物理化学功能，为低维卤素钙钛矿材料在压力传感、防伪以及信息储存等领域提供了很好的应用前景。

参考来源：实验室官网

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