计算机模拟显示石墨炔的性能胜过石墨烯

来源：科技日报 发布日期：2012年03月16日

科技日报讯　据美国物理学家组织网近日报道，德国一个科研小组使用计算机模拟发现，因为其特殊的几何结构，石墨炔（graphyne）或许比石墨烯的导电能力更强，用途更加广泛。相关研究发表在最新一期《物理评论快报》杂志上。

过去几年间，很多科学家为神奇材料石墨烯“竞折腰”，纷纷投身于对石墨烯的研究中，与石墨烯的特征和用途有关的研究报告也源源不断地问世。但现在，随着科学家们对石墨炔的研究不断深入，结果发现，石墨炔具有极强的导电能力以及多种几何形态，其性能或许会让石墨烯相形见绌。

众所周知，石墨烯是单层的碳原子，这些碳原子排列成六角形或细铁丝网围栏的形状。而石墨炔也是单层碳原子，但这些碳原子能以多种不同的形态而存在，这就使得其用途更加广泛。

科学家们已经发现，石墨烯拥有能导电的电子，电子的能量与其动量成正比，而当电子的能级被设计在三维状态下时，它们会呈现出一个狄拉克椎的形状。因为这种独一无二的关系，这些导电电子会表现得好像它们没有质量一样，这样就使它们能以非常接近光速的速度行进，这一属性对于改进目前的晶体管技术来说非常有用。

石墨烯具有单个或者两个键，而石墨炔则能拥有两个或者三个键；而且，石墨炔并不仅仅局限于六角形的形状，其实际上能以无数种形态而存在。

在最新研究中，科学家们使用计算机模拟仔细研究了三种不同形态的石墨炔，结果发现，这三种石墨炔都能产生一个狄拉克椎，尽管其形状稍有不同，而最重要的是，其中一种名为6,6,12-石墨炔的材料能以四边形的形态存在，这种结构的石墨炔应该能使电子仅仅在一个方向流动。科学家们表示，不需要朝这种石墨炔掺杂其他物质就能让其具有很强的导电能力，而石墨烯一般需要朝其中添加掺杂物。

尽管科学家们现在只能制造出尺寸非常小的石墨炔，但是，他们对最新研究感到兴奋，并且认为石墨炔的应用前景非常诱人。另外，该研究已经证明很多不同形态的石墨炔能产生狄拉克椎，这意味着还有很多其他材料可能也能很好地做到这一点。（刘霞）