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富勒烯家族又添新成员！《Nature》
2022,06-17
中国科学院化学研究所郑健教授、朱道本院士和刘云圻院士合作开发的一种新的层间键合裂解策略，制备了二维单层聚合富勒烯，相关研究成果以“Synthesis of a monolayer fullerenenetwork ”为题，刊登于2022年6月15日国际学术期刊《Nature》上。
迄今为止构筑二维材料的最小单元是单个原子，被称为人造原子的纳米团簇作为基本单元构筑更高级的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。郑健课题组历时5年，利用掺杂聚合-剥离两步法，成功制备了单层二维聚合富勒烯单晶，获得了确凿的价键结构。
郑健课题组成功地制造了具有周期性排列的基于簇的拓扑结构的稳定的结晶单层聚合物富勒烯C60，其中等带隙大约1.6eV，弥合了半金属石墨烯和大带隙富勒烯之间的能隙，使聚合物富勒烯C60成为用于二维光电器件的潜在候选者。由于不对称成键结构，单层聚合富勒烯C60中每个富勒烯C60单元被拉伸成方向一致的椭球形，从而使得这种新的碳材料具有显著的平面各向异性，如各向异性声子模式和电导率，这意味着该材料在非线性光学和功能化电子器件方面可能具有应用前景。此外，由于其独特的共轭碳结构、巨大的超晶格和多孔骨架结构，该二维簇聚碳材料或在超导、量子计算、自旋输运、信息及能量存储、催化等领域也具有潜在应用价值。
这项工作是第一个合成单层聚合富勒烯的工作，它具有重要意义，因为它为富勒烯家族增加了一个新成员。
论文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-022-01568-4
