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炭素は不思議な材料で、柔らかい鉛筆の芯を作ることもできるし、硬いダイヤモンドを構(gòu)成することもできます。16日、「自然」は炭素家族の新しい材料に関する研究成菓を発表した。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所からの研究者は、常圧下で簡(jiǎn)単な反応條件を通じて、新型の炭素同素異形體単結(jié)晶--単層重合C 60を創(chuàng)製した。

ダイヤモンド、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブなどの材料は炭素原子で構(gòu)成されていますが、原子配列が異なるため、全く異なる物理化學(xué)的性質(zhì)を示すため、炭素の「同素異形體」と呼ばれています。

新しい炭素同素異形體を研究し、新しい炭素材料を調(diào)製することはずっと材料分野の最前線科學(xué)問(wèn)題である?！袱长欷蓼?、単一原子は2次元材料を構(gòu)築する最小単位でした。ナノクラスタを基本単位とし、伝統(tǒng)的な化學(xué)反応を用いて、ボトムアップで「レンガ」のようにより高度な2次元トポロジー構(gòu)造材料を構(gòu)築することは実現(xiàn)できませんでした」。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所の鄭健研究員は率直に言った。

5年間の鋭意研究を経て、研究者はドーピング重合-ピール二段階法を利用して、ナノクラスタC 60を一つの平麺上に重合し、炭素炭素炭素結(jié)合相互共有結(jié)合によって規(guī)則的な二次元トポロジー構(gòu)造材料、すなわち単層二次元重合C 60単結(jié)晶を形成することに成功した。

「さらに研究を通じて、この新しい炭素材料は結(jié)晶性が高く、熱力學(xué)的安定性がよく、禁帯幅が適度であるなどの優(yōu)れた特性を持っていることが分かった」。鄭健氏によると、これはグラフェンに続き、安定した二次元炭素材料だという。

鄭健氏によると、この研究は原子の代わりに炭素クラスタを用いて炭素材料を構(gòu)築する新しい戦略を切り開(kāi)いた。同時(shí)に、新しく調(diào)製された炭素材料は非線形光學(xué)と機(jī)能化電子デバイスの麺で巨大な応用將來(lái)性を持っており、超伝導(dǎo)、量子計(jì)算、スピン輸送、情報(bào)及びエネルギー貯蔵、觸媒などの分野でも潛在的な応用価値を持っている。