“下一代奇跡材料”石墨炔**成功

　　張夢(mèng)然

　　2022年05月25日08:53 | 來源：科技日?qǐng)?bào)小字號(hào)

　　據(jù)**一期《自然·合成》報(bào)道，美國科羅拉多大學(xué)研究人員開展的一項(xiàng)研究，已成功合成出科學(xué)家們數(shù)十年來孜孜以求的一種新型碳——石墨炔。該成果填補(bǔ)了碳材料科學(xué)長期存在的空白，或?yàn)殡娮?、光學(xué)和半導(dǎo)體材料研究開辟全新的途徑。

　　長期以來，科學(xué)家們不斷探索構(gòu)建新的碳同素異形體，石墨炔正是研究的焦點(diǎn)之一，因?yàn)樗c另一種受到工業(yè)界高度青睞的碳“神奇材料”石墨烯相似。石墨烯研究已經(jīng)在2010年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。然而在石墨炔領(lǐng)域，盡管經(jīng)過數(shù)十年的理論研究和實(shí)踐，科學(xué)家只創(chuàng)建出幾個(gè)石墨炔片段。

　　根據(jù)sp2、sp3和sp雜化碳(或碳原子與其他元素結(jié)合的不同方式)及其相應(yīng)鍵的利用方式，可采用不同的方式構(gòu)建碳同素異形體。****的碳同素異形體是常用于鉛筆和電池等工具的石墨以及金剛石，它們分別由sp2碳和sp3碳制成。

　　科學(xué)家們利用傳統(tǒng)化學(xué)方法成功地創(chuàng)造了各種同素異形體，包括富勒烯(其發(fā)現(xiàn)于1996年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))和石墨烯。然而，這些方法不允許不同類型的碳以任何大容量一起合成，這使得推測具有獨(dú)特電子傳導(dǎo)、機(jī)械和光學(xué)特性的石墨炔材料，停留在理論階段。

　　科羅拉多大學(xué)博爾德分校團(tuán)隊(duì)使用炔烴復(fù)分解過程以及熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)控制，成功地創(chuàng)造出以前從未實(shí)現(xiàn)的成果：一種可與石墨烯的導(dǎo)電性相媲美但可控的材料。炔烴復(fù)分解是一種有機(jī)反應(yīng)，需要重新分配或切割、重整炔烴化學(xué)鍵(一種具有至少一種碳—碳三重共價(jià)鍵的碳?xì)浠衔?。表示石墨烯和石墨炔之間有很大的區(qū)別，而石墨炔有望成為“下一代奇跡材料”。

　　雖然材料已經(jīng)成功創(chuàng)建，但研究團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步研究它的特定細(xì)節(jié)，包括如何大規(guī)模創(chuàng)建材料以及如何對(duì)其進(jìn)行操作。研究團(tuán)隊(duì)正在嘗試從多個(gè)維度探索這種新型材料，包括實(shí)驗(yàn)和理論，從原子級(jí)到真正的設(shè)備，這些努力將有助于弄清楚該材料的電子傳導(dǎo)和光學(xué)特性如何用于鋰離子電池等工業(yè)應(yīng)用。

　　【總編輯圈點(diǎn)】

　　柔軟的鉛筆芯和堅(jiān)硬的金剛石，本質(zhì)都是一種物質(zhì)——碳。它們是碳同素異形體。原子與原子之間通過不同的“雜化”方式就會(huì)產(chǎn)生不同的微觀結(jié)構(gòu)，**為大名鼎鼎的新型材料是石墨烯，對(duì)它的研究曾斬獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在實(shí)驗(yàn)上，我國科研人員也曾合成出石墨炔。但它們只停留在實(shí)驗(yàn)階段，離理想狀況比較遙遠(yuǎn)。這次，科研人員表示他們創(chuàng)造出了石墨炔，并嘗試從多個(gè)維度對(duì)它進(jìn)行探索。這是一個(gè)正在開啟的領(lǐng)域，至于能開啟到什么程度，還需要多方努力。

　　(責(zé)編：申佳平、陳鍵)

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