碳以各种形式存在。除了钻石和石墨之外,最近还发现了一些具有惊人特性的形式。例如,石墨烯,其厚度仅为一个原子层,是已知的最薄的材料,其不寻常的特性使其成为未来电子和高科技工程等应用中极其令人兴奋的候选材料。在石墨烯中,每个碳原子都与三个相邻的碳原子相连,形成六角形的蜂窝状网络排列。理论研究表明,碳原子也可以排列成其他扁平的网络模式,同时仍然与三个邻居结合,但这些预测的网络直到现在都没有实现。


​研究人员发现新型的原子级薄碳材料


德国马尔堡大学和芬兰阿尔托大学的研究人员现在发现了一种新的碳网络,它在原子上像石墨烯一样薄,但由正方形、六边形和八边形组成一个有序的晶格。他们使用高分辨率扫描探针显微镜确认了该网络的独特结构,并有趣地发现其电子特性与石墨烯非常不同。


与石墨烯和其他形式的碳相比,新的联苯网络--正如这种新材料被命名为--具有金属特性。该网络的窄条,只有21个原子宽,已经表现得像一种金属,而石墨烯在这种尺寸下是一种半导体。马堡大学教授Michael Gottfried说:"这些条纹可以在未来的碳基电子设备中用作导电线。"他领导的团队提出了这个想法。该研究的主要作者,来自马尔堡的Qitang Fan继续说:"这种新型的碳网络也可以作为锂离子电池的一种卓越的阳极材料,与目前的石墨烯基材料相比,具有更大的储锂能力。"


阿尔托大学的团队帮助对该材料进行成像并破译其属性。彼得-利耶罗(Peter Liljeroth)教授的小组进行了显示该材料结构的高分辨率显微镜检查,而亚当-福斯特(Adam Foster)教授领导的研究人员则利用计算机模拟和分析来了解该材料令人兴奋的电学特性。


这种新材料是通过将含碳分子组装在极其光滑的黄金表面而制成的。这些分子首先形成由相连的六边形组成的链,随后的反应将这些链连接在一起,形成正方形和八边形。链的一个重要特征是它们是手性的,这意味着它们以两种镜像类型存在,就像左手和右手。只有相同类型的链在金表面聚集,形成有序的组合,然后再连接。这对于新碳材料的形成至关重要,因为两种不同类型的链之间的反应只导致石墨烯。"新的想法是使用经过调整的分子前体,以产生联苯而不是石墨烯,"在阿尔托大学进行高分辨率显微镜实验的Linghao Yan解释说。


目前,这些团队正在努力生产更大的材料片,以便进一步探索其应用潜力。然而,"我们相信这种新的合成方法将导致发现其他新的碳网络",Liljeroth教授说。


该研究发表在《科学》杂志上。

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