化学所成功合成新的碳同素异形体-石墨炔

在国家自然科学基金委、科技部和中科院的资助下，中科院化学所有机固体院重点实验室在石墨炔研究方面取得了重要突破。利用六炔基苯在铜片的催化作用下发生偶联反应，成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面积碳的新的同素异形体-石墨炔(graphdiyne)薄膜。研究结果还证实石墨炔是由1，3-二炔键将苯环共轭连接形成二维平面网络结构的全碳分子，具有丰富的碳化学键，大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性和半导体性能。所获得的石墨炔单晶薄膜具有较高的有序度和较低的缺陷，薄膜电导率为：10−3-10−4 S m−1。这种碳的新同素异形体的发现，使得受国际科学界高度重视的碳材料“家族”又诞生了一个新的成员。石墨炔特殊的电子结构将在超导、电子、能源以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景。

    据了解，近二十年来，科学家们一直致力于发展新的方法合成新的碳的同素异形体，探索其新的性能，先后发现了富勒烯、碳纳米管和石墨烯等新的碳的同素异形体，并成为了国际学术研究的前沿和热点。碳具有sp3、sp2和sp三种杂化态，通过不同杂化态可以形成多种碳的同素异形体，如通过sp3杂化可以形成金刚石，通过sp3与sp2杂化则可以形成碳纳米管、富勒烯和石墨烯等。由于sp杂化态形成的碳碳三键具有线性结构、无顺反异构体和高共轭等优点，人们一直渴望能够获得具有sp杂化态的碳的新同素异形体，并认为该类碳材料具备优异的电学、光学和光电性能，并将成为下一代新的电子和光电器件的关键材料。石墨炔是第一个以sp、sp2和sp3三种杂化态形成的新的碳同素异形体，最有可能被人工合成的非天然的碳同素异形体。

    该项研究结果发表在Chem. Commun. 2010，3256-3258上。这一结果被认为是碳化学的一个重要进展，它将为大面积石墨炔薄膜在纳米电子的应用开辟一条道路。该论文一经发表，就被编辑选为Showcasing，文章网上出版后，立即被评为HOT article，并在一个多月中点击率排名一直第一，并成为Chem. Commun.为中国春节特选的Top article。Materials Today杂志和《自然》出版集团的NPG Asia Materials等也准备以Highlight形式报道。