新华社北京6月16日电（记者张泉）富勒烯、碳纳米管、石墨烯……新型碳材料领域的每一次发现，都对人类科技进步产生了重要影响。我国科学家成功创制了一种碳家族单晶新材料——单层聚合碳60，这是一种全新的簇聚二维超结构，为碳材料研究提供了全新思路。

　　该研究由中国科学院化学研究所研究员郑健团队完成，相关成果15日在国际学术期刊《自然》在线发表。

　　图a：准六方聚合碳60的单晶结构示意图。图b：单层聚合碳60的扫描透射电子显微图片。（中科院化学研究所供图）

　　碳材料由于自身优异的力、热、光、电等属性，在晶体管、能源存储器件、超导等领域被广泛应用。有材料学家认为，人类社会将由现今的“硅基电子时代”迈入“碳基电子时代”。因此，制备新型碳材料一直是材料领域的前沿科学问题。

　　“碳材料的性能与其拓扑结构密切相关。此项研究最大的突破在于，以碳簇代替碳原子构筑碳材料。”郑健介绍，此前构筑二维材料的最小单元是单个原子，而碳簇由多个碳原子构成，例如碳60是由60个碳原子构成的球状结构。团队认为，以碳簇构建二维材料有望获得更加新奇的性能。

　　然而在此之前，以碳簇作为基本单元构筑更高级的半岛综合体育官网登录入口二维拓扑结构一直未能实现。“由于碳碳成键的反应收率不是100%，且反应不可逆，因此使用传统化学反应自下而上通过分子‘垒砖头’的方法制备二维团簇碳材料单晶几乎无法完成。”郑健说。

　　对此，团队通过5年潜心研究，最终在半岛综合体育官网登录入口常压下，利用掺杂聚合-剥离两步法，成功制备了单层二维聚合碳60单晶，由碳60在平面上通过C-C键相互共价键合形成规则的拓扑结构。

　　研究表明，单层聚合碳60具有良好的热力学稳定性，在300摄氏度高温情况下仍旧稳定存在。该材料在光/电半导体器件、非线性光学和功能化电子器件等方面具有重要应用前景，在超导、量子计算、信息及能量存储、催化等领域也具有应用潜力。

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