三種晶體共組的亞聯苯基,電導率超越石墨烯

作者 | 發布日期 2021 年 05 月 28 日 18:00 | 分類 尖端科技 , 材料 Telegram share ! follow us in feedly


德國馬堡大學(University of Marburg)和芬蘭阿爾托大學(Aalto University)的研究團隊,在前天發表了新的研究結果,發現一種導電性比石墨烯更好的碳基(Carbon-based)材質。

碳原子最常見的結構包括石墨、鑽石和無定形碳,而石墨烯則是近年來發現最優秀的導電材質,厚度僅有一個原子,是以三個六角晶體構成蜂巢形狀,是現今最薄的一種材料,也是目前高科技產業中最重要的原料之一。

雖然理論上,科學家知道碳原子可以使用更多不同的晶體結構來組成不同的形狀,藉此形成新的材質,但繼石墨烯之後,還沒有辦法研發出更新的結構。

而馬堡大學和阿爾托大學的團隊,找到了新的碳晶體結構,名為「亞聯苯基(Biphenylene)」,厚度與石墨烯相同,但是由四角、六角和八角晶體共同組成原子晶格。

▲ 亞聯苯基化學鏈。(Source:Wikipedia

與石墨烯特性不同的是,亞聯苯基具有金屬特性,在晶格寬度只有 21 個原子大小的狀況下,亞聯苯基的電導率已與金屬相同,而石墨烯在同等寬度下只有半導體的電導率。

研究團隊使用黃金作為合成亞聯苯基的載體,在黃金表面上,碳分子會開始連結成四角、六角和八角晶體,並形成「手性(Chiral)」結構,因此左右兩邊的碳結構將不會結合在一起。而團隊發現必須使用黃金作為載體,才能維持手性結構,避免碳分子最終結合變成石墨烯而不是亞聯苯基。

「我們認為亞聯苯基,將來可以作為更優秀的電子設備原料」,主導團隊的馬堡大學 Michael Gottfried 教授表示,「尤其是作為鋰電池的導電材料,將來亞聯苯基鋰電池的蓄電和充電能力,都會大幅優於石墨烯鋰電池」。

▲ 亞聯苯基研究團隊主任 Michael Gottfried 教授。(Source:ResearchGate

而之後,研究團隊將致力研發面積更大的亞聯苯基,以便將來運用在更多不同的產業上,團隊並認為,亞聯苯基的發現,未來將激發全球其他研究團隊,找出更多不同的碳基導電材質結構。

(首圖來源:AlexanderAlUS, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)