单质碳的结构特点和结构变化，单质碳的结构特点和结构变化,碳单质的空间构型

日前，德国和芬兰科学家发表研究成果，称他们合成了一种独特的新碳原子网络。这种新形式的碳和石墨烯一样，只有一个原子厚，但其原子结构和电子特性与石墨烯截然不同，有望在电池等领域找到用途。

碳以各种形式存在，如金刚石、石墨和石墨烯。石墨烯是迄今为止已知最薄的材料，其独特的“性格”使其有望在电子等诸多应用中“大显身手”。在石墨烯中，每个碳原子都与其他三个碳原子相连，形成一个蜂窝状六边形。理论研究表明，碳原子也可能以其他网络模式排列，但科学家至今没有发现这些预测的网络。

在最新的研究中，来自马尔堡大学和阿尔托大学的科学家发现了一种新的碳原子网络，并将其命名为联苯网络。在这种新形式的碳材料中，碳原子相互连接形成正方形、六边形和八边形，然后组合成有序的晶格。

研究人员还用高分辨率扫描探针显微镜证实了这种网络的独特结构，发现其电子性质与石墨烯完全不同。

他们说石墨烯是一种半导体，但这种新型碳具有金属属性。马尔堡大学的迈克尔·戈特弗里德教授说:“新碳网络上的窄条纹表现得像金属一样，可以用作未来碳基电子设备的电线。”这项研究的第一作者、马尔堡大学的范·唐琦说:“这种新的碳网络也可以用作锂离子电池的阴极材料。与目前的石墨烯基材料相比，新材料将具有更大的储锂容量。”

研究人员在光滑的金表面组装含碳分子，制成这种新材料:含碳分子首先形成由相连的六边形组成的链，然后这些链连接在一起，形成正方形和八边形。在连接之前，只有同类型的链才会聚集在金表面形成有序的结合，这对于新碳材料的形成至关重要，因为不同类型的链之间的反应只会生成石墨烯。阿尔托大学的严凌昊解释说，“我们的独特之处在于，我们使用分子前体，我们调整这些分子前体，以产生联苯烯，而不是石墨烯。”

目前，研究团队致力于开发新材料和更大的切片，探索其应用潜力。他们还表示，新的合成方法有望催生其他新的碳网络。

石墨烯空的诞生，打开了二维材料世界的大门，也刷新了科学家对物质材料“维度”的认知。由于单层碳原子可以形成石墨烯，理论上其他物质也可能以单层原子的形式排列，形成新的二维材料。最新的研究带来了新的灵感:通过改变单层中碳原子的排列，可以形成另一种二维材料。其他材料也是如此吗？如果是这样的话，那么二维物质世界的边界将大大扩展。