碳家族單晶新材料問世 開辟碳簇代替原子構筑碳材料新策略
【化工儀器網 項目成果】在自然界中，有很多看似不相干的物質其實都是由碳元素組成的。碳有著不同的同素異形形式，具有各種分子構型和原子結構。金剛石、石墨烯、富勒烯、碳納米管……碳的物理性質因原子排列不同而展現出完全不同的物理化學性質，其都統稱為碳的“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域的前沿科學問題。迄今為止，單個原子一直是構筑二維材料的最小單元。把納米團簇作為基本單元，使用傳統化學反應，自下而上像‘壘磚頭’一樣構筑更高級的二維拓撲結構材料一直未能實現。
近日，中國科學院化學研究所的研究人員經過五年的潛心研究，利用摻雜聚合-剝離兩步法，在常壓下通過簡單的反應條件，成功把納米團簇C60聚合在一個平面上，并通過碳碳鍵相互共價鍵合形成規則的二維拓撲結構材料，即單層二維聚合C60單晶。
研究人員發現，這種新型碳材料具有結晶度高、熱力學穩定性好以及禁帶寬度適度等優良特性。這是繼石墨烯之后，又一種穩定的二維碳材料。該研究開辟了以碳簇代替原子構筑碳材料的新策略，同時，新制備的碳材料在非線性光學和功能化電子器件方面具有巨大應用前景，在超導、量子計算、自旋輸運、信息及能量存儲、催化等領域也具有潛在的應用價值。
(資料來源：科技日報)
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