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三种晶体共组的亚联苯基,电导率超越石墨烯

2024-11-01 210


德国马堡大学(University of Marburg)和芬兰阿尔托大学(Aalto University)的研究团队,在前天发表了新的研究结果,发现一种导电性比石墨烯更好的碳基(Carbon-based)材质。

碳原子最常见的结构包括石墨、钻石和无定形碳,而石墨烯则是近年来发现最优秀的导电材质,厚度仅有一个原子,是以三个六角晶体构成蜂巢形状,是现今最薄的一种材料,也是目前高科技产业中最重要的原料之一。

虽然理论上,科学家知道碳原子可以使用更多不同的晶体结构来组成不同的形状,借此形成新的材质,但继石墨烯之后,还没有办法研发出更新的结构。

而马堡大学和阿尔托大学的团队,找到了新的碳晶体结构,名为“亚联苯基(Biphenylene)”,厚度与石墨烯相同,但是由四角、六角和八角晶体共同组成原子晶格。

▲ 亚联苯基化学链。(Source:Wikipedia)

与石墨烯特性不同的是,亚联苯基具有金属特性,在晶格宽度只有 21 个原子大小的状况下,亚联苯基的电导率已与金属相同,而石墨烯在同等宽度下只有半导体的电导率。

研究团队使用黄金作为合成亚联苯基的载体,在黄金表面上,碳分子会开始连结成四角、六角和八角晶体,并形成“手性(Chiral)”结构,因此左右两边的碳结构将不会结合在一起。而团队发现必须使用黄金作为载体,才能维持手性结构,避免碳分子最终结合变成石墨烯而不是亚联苯基。

“我们认为亚联苯基,将来可以作为更优秀的电子设备原料”,主导团队的马堡大学 Michael Gottfried 教授表示,“尤其是作为锂电池的导电材料,将来亚联苯基锂电池的蓄电和充电能力,都会大幅优于石墨烯锂电池”。

▲ 亚联苯基研究团队主任 Michael Gottfried 教授。(Source:ResearchGate)

而之后,研究团队将致力研发面积更大的亚联苯基,以便将来运用在更多不同的产业上,团队并认为,亚联苯基的发现,未来将激发全球其他研究团队,找出更多不同的碳基导电材质结构。

  • Not Graphene: New Type of Atomically Thin Carbon Material Discovered

(首图来源:AlexanderAlUS, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)

2021-05-29 18:23:00

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