研究人员确定了一种新的碳形式：严重扭曲的“纳米碳烯”

时间：2021-09-10 16:25:04 来源：

日本波士顿学院和日本名古屋大学的化学家合成了一种新形式的碳的第一个例子。新材料由多个相同的“大幅度翘曲的石墨烯”组成，每个石墨烯都包含正好80个碳原子，这些碳原子通过26个环的网络连接在一起，并用30个氢原子装饰边缘。由于它们的跨度略大于纳米，因此这些个体分子通常称为“纳米碳”。

一个研究小组已经确定了一种新的碳形式，即“严重扭曲的纳米石墨烯”。

研究小组在《自然化学》杂志的最新在线版中报道说，马萨诸塞州栗树山-日本波士顿学院和名古屋大学的化学家合成了一种新形式的碳的第一个例子。

这种新材料由多个相同的粗弯曲石墨烯组成，每个石墨烯都包含正好80个碳原子，这些碳原子通过26个环的网络连接在一起，并用30个氢原子装饰边缘。由于这些个体分子的跨度略大于纳米，因此通常被称为“纳米碳”，或更确切地说在这种情况下称为“大幅度翘曲的纳米石墨烯”。

直到最近，科学家们才发现纯碳只有两种形式：钻石和石墨。然后在1985年，化学家被发现碳原子也可以结合在一起形成空心球（被称为富勒烯）而震惊。从那时起，科学家们还学会了如何制造长而超薄的中空碳原子管（称为碳纳米管）和大而扁平的单层碳原子（称为石墨烯）。富勒烯的发现获得了1996年的诺贝尔化学奖，而石墨烯的制备获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯片材优选平面的二维几何形状，这是由于六方的鸡丝状三角形碳原子排列构成了它们的二维网络。但是，由于在碳原子的六边形晶格中嵌入了五个7元环和一个5元环，因此《自然化学》中刚刚报道的新形式的碳已从平面度中严重扭曲。

一位主要作者之一劳伦斯·T·斯科特（Lawrence T.Scott）吉姆（Jim）表示，诸如此类的奇数环缺陷不仅会使原子片偏离平面度，而且还会改变材料的物理，光学和电子性质。波士顿学院化学系的路易斯·范德斯利斯（Louise Vanderslice）和家庭教授。

斯科特说：“我们的新的严重翘曲的纳米石墨烯比相当大小的平面纳米石墨烯具有更大的溶解度，而且两者的颜色也显着不同。电化学测量表明，平面和扭曲的纳米石墨烯同样容易被氧化，但是扭曲的纳米石墨烯更难还原。”

石墨烯被高度吹捧为纳米级电子学的革命性材料。通过将多个奇元环缺陷引入石墨烯晶格，Scott及其合作者已通过实验证明，可以通过精确控制的化学合成以可预测的方式修饰石墨烯的电子性质。

日本研究小组的负责人伊丹健一郎教授是名古屋大学转化生物分子研究所所长。该论文的其他作者包括名古屋大学的助理教授濑川靖男博士，波士顿学院的博士后研究员张千言博士和川崎胜昭博士。来自名古屋的学生，在该项目的过程中作为波士顿大学的访问学生工作了三个月，并获得了日本科学促进会的奖学金。

出版物：Katsusak Kawasumi等人，“纳米石墨烯严重翘曲以及多个奇数环缺陷的后果”，《自然化学》（2013年）； doi：10.1038 / nchem.1704

图像：自然化学

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