【環球網科技綜合報道】6月20日消息，記者從中科院官網了解到
，近日，中國科學院化學研究所研究員鄭健團隊在國際學術期刊《自然》（Nature）上發表了題為Synthesis of a monolayer fullerene network 的新成果。該工作在常壓下通過簡單的反應條件，創製了一種新型碳同素異形體單晶——單層聚合C60。這是一種全新的簇聚二維超結構
，由 C60簇籠在平麵上通過C-C鍵jian相xiang互hu共gong價jia鍵jian合he形xing成cheng規gui則ze的de拓tuo撲pu結jie構gou。這zhe種zhong新xin型xing碳tan材cai料liao具ju有you較jiao高gao的de結jie晶jing度du和he良liang好hao的de熱re力li學xue穩wen定ding性xing，並bing具ju有you適shi度du的de禁jin帶dai寬kuan度du，為wei碳tan材cai料liao的de研yan究jiu提ti供gong了le全quan新xin思si路lu。

據介紹，製備新型碳材料一直是材料領域的前沿科學問題，以富勒烯、碳納米管、石墨烯、石墨炔為代表的新型碳材料的每一次發現都引發了材料學家的研究熱潮。  

迄(qi)今(jin)為(wei)止(zhi)構(gou)築(zhu)二(er)維(wei)材(cai)料(liao)的(de)最(zui)小(xiao)單(dan)元(yuan)是(shi)單(dan)個(ge)原(yuan)子(zi)，被(bei)稱(cheng)為(wei)人(ren)造(zao)原(yuan)子(zi)的(de)納(na)米(mi)團(tuan)簇(cu)作(zuo)為(wei)基(ji)本(ben)單(dan)元(yuan)構(gou)築(zhu)更(geng)高(gao)級(ji)的(de)二(er)維(wei)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)一(yi)直(zhi)未(wei)能(neng)實(shi)現(xian)。由(you)於(yu)碳(tan)碳(tan)成(cheng)鍵(jian)的(de)反(fan)應(ying)收(shou)率(lv)不(bu)是(shi)100%且反應不可逆，因此使用傳統化學反應自下而上通過分子“壘磚頭”的方法製備二維團簇碳材料單晶幾乎無法完成。鄭健課題組曆時5年，利用摻雜聚合-剝離兩步法，成功製備了單層二維聚合C60單晶
，獲得了確鑿的價鍵結構。

通過調節鎂（Mg）和C60的比例
，他們在常壓條件下製得了兩種緊密排列的準六方相和準四方相的Mg插層聚合物單晶，通過新的有機陽離子切片策略，使用四丁基水楊酸銨作為切割試劑，從準六方相結構中剝離得到單層C60聚合物。研究人員利用單晶X射線衍射（XRD）和掃描透射電子顯微鏡（STEM）對該單層C60聚合物進行了結構表征，結果顯示C60之間通過C-C橋連單鍵和[2+2]環加成的四元環橋連鍵在平麵內連接形成了一種全新的二維拓撲超結構。單層聚合C60的帶隙約為1.6 eV，是典型的半導體
，預示其在光/電半導體器件中具有潛在應用。此外，該結構具有良好的熱力學穩定性，在約600K（326.85℃）下仍舊穩定存在。

由於不對稱成鍵結構，單層聚合C60中每個C60單dan元yuan被bei拉la伸shen成cheng方fang向xiang一yi致zhi的de橢tuo球qiu形xing
，從cong而er使shi得de這zhe種zhong新xin的de碳tan材cai料liao具ju有you顯xian著zhu的de平ping麵mian各ge向xiang異yi性xing，如ru各ge向xiang異yi性xing聲sheng子zi模mo式shi和he電dian導dao率lv，這zhe意yi味wei著zhe該gai材cai料liao在zai非fei線xian性xing光guang學xue和he功gong能neng化hua電dian子zi器qi件jian方fang麵mian可ke能neng具ju有you應ying用yong前qian景jing。此外，由於其獨特的共軛碳結構、巨大的超晶格和多孔骨架結構，該二維簇聚碳材料或在超導、量子計算、自旋輸運、信息及能量存儲、催化等領域也具有潛在應用價值。