碳家族单晶新材料问世 开辟碳簇代替原子构筑碳材料新策略
在自然界中，有很多看似不相干的物质其实都是由碳元素组成的。碳有着不同的同素异形形式，具有各种分子构型和原子结构。金刚石、石墨烯、富勒烯、碳纳米管……碳的物理性质因原子排列不同而展现出完全不同的物理化学性质，其都统称为碳的“同素异形体”。
研究新的碳同素异形体、制备新型碳材料一直是材料领域的前沿科学问题。迄今为止，单个原子一直是构筑二维材料的最小单元。把纳米团簇作为基本单元，使用传统化学反应，自下而上像‘垒砖头’一样构筑更高级的二维拓扑结构材料一直未能实现。
近日，中国科学院化学研究所的研究人员经过五年的潜心研究，利用掺杂聚合-剥离两步法，在常压下通过简单的反应条件，成功把纳米团簇c60聚合在一个平面上，并通过碳碳键相互共价键合形成规则的二维拓扑结构材料，即单层二维聚合c60单晶。
研究人员发现，这种新型碳材料具有结晶度高、热力学稳定性好以及禁带宽度适度等优良特性。这是继石墨烯之后，又一种稳定的二维碳材料。该研究开辟了以碳簇代替原子构筑碳材料的新策略，同时，新制备的碳材料在非线性光学和功能化电子器件方面具有巨大应用前景，在超导、量子计算、自旋输运、信息及能量存储、催化等领域也具有潜在的应用价值。
(资料来源：科技日报)
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