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全新碳材料形态——石墨富勒烯 开启分子碳构筑未来新材料的无限可能
美国哥伦比亚大学 ElenaMeirzadeh、MichaelL. Steigerwald、JingjingYang,、ColinNuckolls 和 XavierRoy 等研究者，他们利用化学气相传输法制备出了一种介于富勒烯和石墨烯之间的新型二维碳材料，命名为“石墨富勒烯（graphullerene）”，相关研究工作以“A few-layer covalent network of fullerenes”为题于 2023 年 1 月 4 日发表《Nature》上。
研究者报道了一种宏观层状晶体，其具备电荷中性、纯碳基等特点。通过机械剥离，这些晶体可以产生具有干净界面的中性碳二维分子薄片。尽管这种二维分子薄片类似于石墨烯，但却是一种由共价键连接的、以富勒烯作为结构基元构成的层状二维材料。在外观上，呈现出六角形状的排列形式。
相比此前学界发现的聚合富勒烯物种，由于面内富勒烯基元之间的独特键合结构，中性的二维共价网络显示出更高的热稳定性。并且，其热传导性能比分子富勒烯晶体高出近一个数量级。另外，通过使用透射电子显微镜和近场纳米光致发光光谱，该团队对少层石墨烯薄片加以成像，借此揭示了莫尔超晶格的存在。这说明这种二维材料能被作为可行性平台，以用于进行莫尔工程，进而去定制激子系统，并有望调节二维异质结构材料的光电特性。高质量的电荷中性全碳宏观晶体，能用于直接剥离并获得表面没有反离子或污染物的二维薄片，从而满足创建高质量异质结构和光电设备的要求。
这种由富勒烯基元共价连接而成的电荷中性二维全碳网络，是一种全新的碳材料形式，针对它的研究尚处于早期阶段，诸多性能尚未被探索。目前来看，该材料具有很好的导热性，因而有望用于电子、航空航天、汽车、国防等需要热管理的散热场景。另外，这种材料也具备用于构筑莫尔超晶格的潜力，进而能用于构建受限光学和量子设备等。
