五边形石墨烯新结构被发现

中、美、日三国科学家近日发现一种碳的新结构——五边形石墨烯。这种以碳五元环为结构基元构成的二维结构可望成为一种全新的碳材料，一旦制备出来，某些方面性能可能会超越导体石墨烯，在电子学、生物医学和纳米技术等领域具有广泛的应用前景。这项发现引起了国际科学界的高度关注。

北京大学应用物理与技术研究中心王前教授、中科院上海技术物理研究所陈效双研究员及其美、日合作者通过计算模拟研究发现，只用碳五元环也可以构成准二维的亚稳碳结构，其投影类似于一种名为“开罗五边形瓷砖”的装饰图案，他们将这一新的二维结构命名为五边形石墨烯。

此前已经发现的碳材料大多是以碳六元环作为主要结构基元而构成，有的时候与五边形相互联结，后者通常被认为是拓扑缺陷，仅以碳五元环为结构基元而构成的碳材料一直没有发现，而新材料完全是二维五边形碳同素异形体。这一发现丰富了人们对碳结构的认识。目前，这一新型的碳同素异形体五边形石墨烯已被“维基百科”收录。

分子动力学模拟提示，五边石墨烯能耐727℃高温，且具有可与石墨烯媲美的超高力学强度。同时，五边形石墨烯还具有一个大的内秉带隙，这一特性可使基于五边形石墨烯的半导体容易打开和关断，而不需要像石墨烯那样通过化学或物理的修饰来打开带隙，这也是石墨烯在电子器件应用受阻的阻碍之一。此外，这种五边形石墨烯不仅可以卷成以五元碳环为结构基元的半导体碳纳米管，还可堆叠成稳定的三维碳块体结构，且这种三维碳材料具有比碳T12相更大的带隙和较大的体弹性模量。