在自然界中，有很多看似不相干的物質(zhì)其實(shí)都是由碳元素組成的。碳有著不同的同素異形形式，具有各種分子構(gòu)型和原子結(jié)構(gòu)。金剛石、石墨烯、富勒烯、碳納米管……碳的物理性質(zhì)因原子排列不同而展現(xiàn)出完全不同的物理化學(xué)性質(zhì)，其都統(tǒng)稱為碳的“同素異形體”。
研究新的碳同素異形體、制備新型碳材料一直是材料領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題。迄今為止，單個(gè)原子一直是構(gòu)筑二維材料的最小單元。把納米團(tuán)簇作為基本單元，使用傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)，自下而上像‘壘磚頭’一樣構(gòu)筑更高級(jí)的二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)材料一直未能實(shí)現(xiàn)。
近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的研究人員經(jīng)過五年的潛心研究，利用摻雜聚合-剝離兩步法，在常壓下通過簡(jiǎn)單的反應(yīng)條件，成功把納米團(tuán)簇c60聚合在一個(gè)平面上，并通過碳碳鍵相互共價(jià)鍵合形成規(guī)則的二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)材料，即單層二維聚合c60單晶。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這種新型碳材料具有結(jié)晶度高、熱力學(xué)穩(wěn)定性好以及禁帶寬度適度等優(yōu)良特性。這是繼石墨烯之后，又一種穩(wěn)定的二維碳材料。該研究開辟了以碳簇代替原子構(gòu)筑碳材料的新策略，同時(shí)，新制備的碳材料在非線性光學(xué)和功能化電子器件方面具有巨大應(yīng)用前景，在超導(dǎo)、量子計(jì)算、自旋輸運(yùn)、信息及能量存儲(chǔ)、催化等領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
(資料來源：科技日?qǐng)?bào))