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成功合成石墨炔！“下一代奇跡材料”填補了碳材料科學空白
2022年05月25日 09:18:22
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4483
美國科羅拉多大學博爾德分?；瘜W系教授張偉團隊使用炔烴復分解過程以及熱力學和動力學控制，成功地創(chuàng)造出以前從未實現(xiàn)的成果：一種可與石墨烯的導電性相媲美但可控的材料，即石墨炔。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】石墨炔是繼富勒烯、碳納米管、石墨烯之后，一種新的全碳納米結(jié)構(gòu)材料，具有豐富的碳化學鍵、大的共軛體系、寬面間距、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，被譽為是最穩(wěn)定的一種人工合成的二炔碳的同素異形體。由于其特殊的電子結(jié)構(gòu)及類似硅優(yōu)異的半導體性能，石墨炔有望可以廣泛應用于電子、半導體以及新能源領(lǐng)域。
自1990年來，科學家們一直致力于發(fā)展新的方法合成新的碳同素異形體，探索其新的性能，先后發(fā)現(xiàn)了富勒烯、碳納米管和石墨烯等新的碳同素異形體，并成為國際學術(shù)研究的前沿和熱點，形成了交叉科學的獨立研究領(lǐng)域。但石墨炔領(lǐng)域并沒有石墨烯發(fā)展得順利，經(jīng)過數(shù)十年的理論研究和實踐，科學家只創(chuàng)建出幾個石墨炔片段。
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)及其相應鍵的利用方式，可采用不同的方式構(gòu)建碳同素異形體。由于sp雜化態(tài)形成的碳碳三鍵具有線性結(jié)構(gòu)、無順反異構(gòu)體和高共軛等優(yōu)點，人們一直渴望能獲得有sp雜化態(tài)的新的碳同素異形體，并認為該類碳材料具備優(yōu)異的電學、光學和光電性能而成為下一代新的電子和光電器件的關(guān)鍵材料。
炔烴復分解是一種有機反應，需要重新分配或切割、重整炔烴化學鍵(一種具有至少一種碳—碳三重共價鍵的碳氫化合物)。美國科羅拉多大學博爾德分?；瘜W系教授張偉團隊使用炔烴復分解過程以及熱力學和動力學控制，成功地創(chuàng)造出以前從未實現(xiàn)的成果：一種可與石墨烯的導電性相媲美但可控的材料，即石墨炔。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”。
該成果填補了碳材料科學長期存在的空白，或為電子、光學和半導體材料研究開辟全新的途徑。而研究團隊會進一步研究其特定細節(jié)，包括如何大規(guī)模創(chuàng)建材料以及如何對其進行操作。他們也將繼續(xù)嘗試從多個維度探索這種新型材料，包括實驗和理論，從原子級到真正的設備，這些努力將有助于弄清楚該材料的電子傳導和光學特性如何用于鋰離子電池等工業(yè)應用。
(資料來源：科技日報)
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