近日，弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)以及中國、日本等國的大學(xué)發(fā)現(xiàn)了一種新型的碳同素異形體，它被稱作“五邊形石墨烯”。這種五邊形的石墨烯只含有碳元素，呈薄片狀，其獨(dú)特的外形猶如開羅街道上鋪設(shè)的五邊形瓷磚一樣。        這種新發(fā)現(xiàn)的五邊形石墨烯是一種單層片狀碳結(jié)構(gòu)的材料，類似于開羅街道鋪設(shè)的瓷磚，具有熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。（來源：弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)）

       作為弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)人文與科學(xué)學(xué)院物理系的特聘教授，論文的高級作者——Puru Jena博士指出：“目前已發(fā)現(xiàn)的碳結(jié)構(gòu)主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯三種，各自具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。五邊形的石墨烯就屬于該類。”

       題為“五邊形的石墨烯——一種新型的碳同素異形體”的論文將出現(xiàn)在《美國國家科學(xué)院院刊》上，該論文基于北京大學(xué)和弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的聯(lián)合研究。該文章作者不僅包括Jena和Wang，還包括北京大學(xué)的Zhang Shunhong博士、弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的Zhou Jian博士后、上海中科院的Chen Xiaoshuang博士和日本仙臺東北大學(xué)的野Yoshiyuki Kawazoe博士。

       北京大學(xué)教授、弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)副教授，Wang Qian博士是在與丈夫在北京餐館里就餐時(shí)注意到餐館墻上描繪開羅街頭五邊形瓷磚的作品。在告訴丈夫這幅作品僅由五邊形的結(jié)構(gòu)構(gòu)成后，Wang Qian博士將這幅作品拍照并寄給學(xué)生，并對他們說：“我認(rèn)為我們實(shí)驗(yàn)室也可以做出這種五邊形的碳結(jié)構(gòu)，理論上這種結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性，但是需要仔細(xì)地檢查。”學(xué)生最終做出了這種五邊形的碳結(jié)構(gòu)。事實(shí)證明，這種五邊形的碳結(jié)構(gòu)很漂亮也很簡單。

       碳結(jié)構(gòu)一般為六角形結(jié)構(gòu)，有時(shí)摻雜一些五邊形，而五邊形的石墨烯則是完全由五邊形組成的二維碳結(jié)構(gòu)。使用計(jì)算機(jī)模擬合成的五邊形石墨烯材料在某些應(yīng)用領(lǐng)域中可能優(yōu)于石墨烯。因?yàn)槲暹呅蔚氖┚哂袡C(jī)械穩(wěn)定性、高強(qiáng)度、耐高溫性能達(dá)到1000開爾文。

       Jena說：“人們所說的‘鉆石恒久遠(yuǎn)’是因?yàn)閷@石轉(zhuǎn)化回石墨需要極高的能量。同樣，這是也適用于五邊形的石墨烯。五邊形的石墨烯具有一些有趣的特性，五邊形的石墨烯是半導(dǎo)體，而石墨烯是導(dǎo)體。當(dāng)石墨烯卷起形成碳納米管時(shí)，可以作為金屬或半導(dǎo)體使用，但五邊形的石墨烯卷起形成納米管時(shí)總體現(xiàn)為半導(dǎo)體。”

       五邊形石墨烯的的延伸性也十分優(yōu)異。Wang 說：“拉伸石墨烯時(shí)，石墨烯在拉伸方向伸展，同時(shí)沿垂直方向收縮。然而，拉伸五邊形的石墨烯時(shí)，五邊形的石墨烯會在兩個(gè)方向同時(shí)擴(kuò)展。”

       五邊形的石墨烯的泊松比為負(fù)值，這種材料的機(jī)械性能十分罕見，具有潛在的應(yīng)用前景。

       總之，五邊形的石墨烯可以應(yīng)用于電子、生物醫(yī)藥、納米技術(shù)等諸多領(lǐng)域。

       Jena說：“我們的下一步計(jì)劃是合成五邊形的石墨烯。五邊形石墨烯的使用性能十分穩(wěn)定。問題在于如何合成五邊形的石墨烯。文章中體現(xiàn)了我們的一些想法。目前，這種想法是基于理論的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，但我們完全有理由相信，這樣的預(yù)測可以實(shí)現(xiàn)。一旦成功合成五邊形的石墨烯，將會打開一個(gè)全新的碳領(lǐng)域。在此之前，二維碳結(jié)構(gòu)從未完全由五邊形構(gòu)成。”