石墨炔：新的碳同素異形體成功合成

5月11日，中科院化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用六炔基苯在銅片的催化作用下發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，成功地在銅片表面上通過化學(xué)方法合成了大面積碳的新的同素異形體-石墨炔（graphdiyne）薄膜。

不僅如此，此研究結(jié)果還證實(shí)石墨炔是由1，3-二炔鍵將苯環(huán)共軛連接形成二維平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的全碳分子，具有豐富的碳化學(xué)鍵，大的共軛體系、寬面間距、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和半導(dǎo)體性能。所獲得的石墨炔單晶薄膜具有較高的有序度和較低的缺陷，薄膜電導(dǎo)率為：103-104Sm1。這種碳的新同素異形體的發(fā)現(xiàn)，使得受國際科學(xué)界高度重視的碳材料“家族”又誕生了一個(gè)新的成員。石墨炔特殊的電子結(jié)構(gòu)將在超導(dǎo)、電子、能源以及光電等領(lǐng)域具有潛在、重要的應(yīng)用前景。

據(jù)了解，近20年來，科學(xué)家們一直致力于發(fā)展新的方法合成新的碳的同素異形體，探索其新的性能，先后發(fā)現(xiàn)了富勒烯、碳納米管和石墨烯等新的碳的同素異形體，并成為了國際學(xué)術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)。碳具有sp3、sp2和sp三種雜化態(tài)，通過不同雜化態(tài)可以形成多種碳的同素異形體，如通過sp3雜化可以形成金剛石，通過sp3與sp2雜化則可以形成碳納米管、富勒烯和石墨烯等。由于sp雜化態(tài)形成的碳碳三鍵具有線性結(jié)構(gòu)、無順反異構(gòu)體和高共軛等優(yōu)點(diǎn)，人們一直渴望能夠獲得具有sp雜化態(tài)的碳的新同素異形體，并認(rèn)為該類碳材料具備優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)和光電性能，并將成為下一代新的電子和光電器件的關(guān)鍵材料。石墨炔是第一個(gè)以sp、sp2和sp3三種雜化態(tài)形成的新的碳同素異形體，最有可能被人工合成的非天然的碳同素異形體。

該研究結(jié)果發(fā)表在Chem.Commun.2010，3256-3258上。這一結(jié)果被認(rèn)為是碳化學(xué)的一個(gè)重要進(jìn)展，它將為大面積石墨炔薄膜在納米電子的應(yīng)用開辟一條道路。