中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員鄭健團隊在常壓下通過簡單的反應(yīng)條件，創(chuàng)制了一種新型碳同素異形體單晶——單層聚合C??，并于6月16日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表了此項新成果。

這是一種全新的簇聚二維超結(jié)構(gòu)，由C??簇籠在平面上通過碳碳鍵相互共價鍵合形成規(guī)則的拓撲結(jié)構(gòu)。這種新型碳材料具有較高的結(jié)晶度、良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性，并具有適度的禁帶寬度，為碳材料的研究提供了全新思路。

迄今為止，構(gòu)筑二維材料的最小單元是單個原子，被稱為人造原子的納米團簇作為基本單元構(gòu)筑更高級的二維拓撲結(jié)構(gòu)一直未能實現(xiàn)。鄭健課題組歷時5年，利用摻雜聚合—剝離兩步法，成功制備了單層二維聚合C??單晶，獲得了確鑿的價鍵結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)表征顯示，其在平面內(nèi)連接形成了一種全新的二維拓撲超結(jié)構(gòu)。單層聚合C??的帶隙約為1.6電子伏特，是典型的半導(dǎo)體，在光/電半導(dǎo)體器件中具有潛在應(yīng)用價值。

碳材料一直被認為是一種未來材料，有材料學(xué)家認為人類社會將由現(xiàn)今的“硅基電子時代”邁入到未來的“碳基電子時代”。因此，研究新的二維碳同素異形體，特別是具有帶隙的新型結(jié)構(gòu)，建立結(jié)構(gòu)與物性之間的關(guān)聯(lián)，具有重要意義。