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石墨炔是不是碳的同素異形體石墨炔是化合物嗎？

2022-05-26 13:39:43 來源：星際派

石墨炔(Graphyne)，是繼富勒烯、碳納米管、石墨烯之后，一種新的全碳納米結構材料，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構及類似硅優(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域。研究表明，石墨炔是一種非常理想的儲鋰材料，且其獨特的結構更有利于鋰離子在面內和面外的擴散和傳輸，這樣賦予其非常好的倍率性能，從實踐證明石墨炔是一種非常有前景的儲鋰能源材料，科學家也預測它在新能源領域將產(chǎn)生非比尋常的影響。

據(jù)最新一期《自然·合成》報道，美國科羅拉多大學研究人員開展的一項研究，已成功合成出科學家們數(shù)十年來孜孜以求的一種新型碳——石墨炔。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。

長期以來，科學家們不斷探索構建新的碳同素異形體，石墨炔正是研究的焦點之一，因為它與另一種受到工業(yè)界高度青睞的碳“神奇材料”石墨烯相似。石墨烯研究已經(jīng)在2010年獲得了諾貝爾物理學獎。然而在石墨炔領域，盡管經(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建碳同素異形體。最著名的碳同素異形體是常用于鉛筆和電池等工具的石墨以及金剛石，它們分別由sp2碳和sp3碳制成。

科學家們利用傳統(tǒng)化學方法成功地創(chuàng)造了各種同素異形體，包括富勒烯(其發(fā)現(xiàn)于1996年獲得諾貝爾化學獎)和石墨烯。然而，這些方法不允許不同類型的碳以任何大容量一起合成，這使得推測具有獨特電子傳導、機械和光學特性的石墨炔材料，停留在理論階段。

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。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)。

張偉表示，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”。

雖然材料已經(jīng)成功創(chuàng)建，但研究團隊希望進一步研究它的特定細節(jié)，包括如何大規(guī)模創(chuàng)建材料以及如何對其進行操作。張偉說，研究團隊正在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。(張夢然)

關鍵詞：碳同素異形體碳材料科學諾貝爾化學獎科羅拉多大學