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：“我認為我們實驗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，但是需要仔細地檢查。”學(xué)生最終做出了這種五邊形的碳結(jié)構(gòu)。事實證明，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)。使用計算機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。因為五邊形的石墨烯具有機械穩(wěn)定性、高強度、耐高溫性能達到1000開爾文。

       Jena說：“人們所說的‘鉆石恒久遠’是因為將鉆石轉(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，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，石墨烯在拉伸方向伸展，同時沿垂直方向收縮。然而，拉伸五邊形的石墨烯時，五邊形的石墨烯會在兩個方向同時擴展。”

       五邊形的石墨烯的泊松比為負值，這種材料的機械性能十分罕見，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算機模擬結(jié)果，但我們完全有理由相信，這樣的預(yù)測可以實現(xiàn)。一旦成功合成五邊形的石墨烯，將會打開一個全新的碳領(lǐng)域。在此之前，二維碳結(jié)構(gòu)從未完全由五邊形構(gòu)成。”