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富勒烯家族又添新成員！《Nature》
中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所鄭健教授、朱道本院士和劉云圻院士合作開發(fā)的一種新的層間鍵合裂解策略，制備了二維單層聚合富勒烯，相關(guān)研究成果以“Synthesis of a monolayer fullerenenetwork ”為題，刊登于2022年6月15日國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Nature》上。
迄今為止構(gòu)筑二維材料的最小單元是單個(gè)原子，被稱為人造原子的納米團(tuán)簇作為基本單元構(gòu)筑更高級(jí)的二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一直未能實(shí)現(xiàn)。由于碳碳成鍵的反應(yīng)收率不是100%且反應(yīng)不可逆，因此使用傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)自下而上通過分子“壘磚頭”的方法制備二維團(tuán)簇碳材料單晶幾乎無(wú)法完成。鄭健課題組歷時(shí)5年，利用摻雜聚合-剝離兩步法，成功制備了單層二維聚合富勒烯單晶，獲得了確鑿的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。
鄭健課題組成功地制造了具有周期性排列的基于簇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的結(jié)晶單層聚合物富勒烯C60，其中等帶隙大約1.6eV，彌合了半金屬石墨烯和大帶隙富勒烯之間的能隙，使聚合物富勒烯C60成為用于二維光電器件的潛在候選者。由于不對(duì)稱成鍵結(jié)構(gòu)，單層聚合富勒烯C60中每個(gè)富勒烯C60單元被拉伸成方向一致的橢球形，從而使得這種新的碳材料具有顯著的平面各向異性，如各向異性聲子模式和電導(dǎo)率，這意味著該材料在非線性光學(xué)和功能化電子器件方面可能具有應(yīng)用前景。此外，由于其獨(dú)特的共軛碳結(jié)構(gòu)、巨大的超晶格和多孔骨架結(jié)構(gòu)，該二維簇聚碳材料或在超導(dǎo)、量子計(jì)算、自旋輸運(yùn)、信息及能量存儲(chǔ)、催化等領(lǐng)域也具有潛在應(yīng)用價(jià)值。
這項(xiàng)工作是第一個(gè)合成單層聚合富勒烯的工作，它具有重要意義，因?yàn)樗鼮楦焕障┘易逶黾恿艘粋€(gè)新成員。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/d41586-022-01568-4
