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科學家發現五邊形石墨烯,有望成為全新碳材料
2015年02月28日 發布 分類:技術前沿 點擊量:2846
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      中、美、日三國科學家近日發現一種碳的新結構——五邊形石墨烯。這種以碳五元環為結構基元構成的二維結構可望成為一種全新的碳材料,一旦制備出來,某些方面性能可能會超越導體石墨烯,在電子學、生物醫學和納米技術等領域具有廣泛的應用前景。這項發現引起了國際科學界的高度關注。

      北京大學應用物理與技術研究中心王前教授、中科院上海技術物理研究所陳效雙研究員及其美、日合作者通過計算模擬研究發現,只用碳五元環也可以構成準二維的亞穩碳結構,其投影類似于一種名為“開羅五邊形瓷磚”的裝飾圖案,他們將這一新的二維結構命名為五邊形石墨烯。


      此前已經發現的碳材料大多是以碳六元環作為主要結構基元而構成,有的時候與五邊形相互聯結,后者通常被認為是拓撲缺陷,僅以碳五元環為結構基元而構成的碳材料一直沒有發現,而新材料完全是二維五邊形碳同素異形體。這一發現豐富了人們對碳結構的認識。目前,這一新型的碳同素異形體五邊形石墨烯已被“維基百科”收錄。


       分子動力學模擬提示,五邊石墨烯能耐727℃高溫,且具有可與石墨烯媲美的超高力學強度。同時,五邊形石墨烯還具有一個大的內秉帶隙,這一特性可使基于五邊形石墨烯的半導體容易打開和關斷,而不需要像石墨烯那樣通過化學或物理的修飾來打開帶隙,這也是石墨烯在電子器件應用受阻的阻礙之一。此外,這種五邊形石墨烯不僅可以卷成以五元碳環為結構基元的半導體碳納米管,還可堆疊成穩定的三維碳塊體結構,且這種三維碳材料具有比碳T12相更大的帶隙和較大的體彈性模量。


(來源:中化新網)

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