单原子厚新型碳材料拥有金属特性

科技日报北京5月23日电 （记者刘霞）德国和芬兰科学家在最新一期《科学》杂志撰文称，他们合成出了一种独特的新型碳原子网络，新形式的碳像石墨烯一样，仅一个原子厚，但原子结构和电子特性与石墨烯截然不同，有望在电池等领域找到用武之地。

碳以各种形式存在，比如钻石、石墨和石墨烯等。石墨烯是迄今已知最薄的材料，独特的“性格”使其有望在电子等多个应用领域“大显身手”。在石墨烯中，每个碳原子与另外三个碳原子相连，形成蜂窝状的六边形。理论研究表明，碳原子也可以其他网络模式排列，但科学家迄今一直未曾发现这些预测的网络。

在最新研究中，马尔堡大学和阿尔托大学的科学家发现了一种新的碳原子网络，并将其命名为联苯烯网络。在这种新形式的碳材料中，碳原子之间彼此连接，形成正方形、六角形和八角形，再组合成有序的晶格。

研究人员还用高分辨率扫描探针显微镜证实了这种网络的独特结构，并发现它的电子性质与石墨烯截然不同。

他们表示，石墨烯是半导体，但这种新型碳拥有金属性质。马尔堡大学的迈克尔·戈特弗里德教授说：“新型碳网络上的窄条纹的行为像金属，可用作未来碳基电子设备的导线。”研究主要作者、马尔堡大学的樊启堂（音译）说：“这种新型碳网络也可以作为锂离子电池的正极材料，与目前的石墨烯基材料相比，新材料储锂容量会更大。”

研究人员将含碳分子组装在光滑金表面上制得这种新材料：含碳分子首先形成由连接的六角形组成的链，随后这些链连接在一起形成正方形和八角形。在连接前，只有相同类型的链会聚集在金表面，形成有序组合，这对于新碳材料的形成至关重要，因为不同类型的链之间发生反应只会生成石墨烯。阿尔托大学的严凌浩（音译）解释说：“我们的独特之处是使用了分子前体，我们调整这些分子前体以产生联苯烯，而非石墨烯。”

目前，研究小组致力于研制新材料更大的薄片，以探索其应用潜力。他们也表示，新合成方法有望催生其他新型碳网络。

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石墨烯的横空出世，打开了二维材料世界的大门，也刷新了科学家对物质材料“维度”的认知。既然单层碳原子可以形成石墨烯，理论上，其他物质也可能以单层原子形式排列，并形成新的二维材料。最新研究又带来新的启发：改变单层碳原子的排列形式，即可形成另一种二维材料，其他物质材料是否也如此？如果真是这样，那么二维材料世界的疆界将大大拓展。