石墨烯的強勁對手不再只是想像，科學家首製造出夢幻材料石墨炔

如果說石墨烯（Graphene）是讓科學家眼前為之一亮的神奇材料，那麼原存於想像中的石墨炔（Graphyne）這種夢幻材料會讓人從椅子上跳起來，後者某些方面比石墨烯更具應用前景。現在，科學家證實了這個長期假設的夢幻材料存在，首度成功製造出石墨炔。

碳具多功能性，工業用途也相當廣泛，因此科學家對於構建新穎的碳同素異形體甚感興趣，根據 sp2、sp3 等軌域及相應鍵的配對，可以不同方式構建碳同素異形體。這些年來，科學家們利用傳統化學方法已成功製造各種碳同素異形體，比如富勒烯（或稱巴克球）和石墨烯等，也一直試圖合成稱為石墨炔（Graphyne）的新型碳，但後者數十年來成果有限。

理論上石墨炔與石墨烯結構相似，都僅單原子層厚，但石墨炔是由 sp 雜化和 sp2 雜化的碳原子構成之晶體，可以看成用碳碳三鍵連接而成的苯，可能存在數種不同幾何結構，包括六方晶系和立方晶系。

由於結構內電位差，石墨炔每種結構可能根據內部構成提供不同機械、光學與電子特性，也許最引人注目的是石墨炔導電性能媲美石墨烯，但只能往一個方向傳導電子，有機會應用於奈米電子元件；一些人認為石墨炔中可能和石墨烯一樣存在狄拉克錐（Dirac cone），尤其是理論推導的 6,6,12 立方晶系結構，其獨特對稱屬性使石墨炔可以自摻雜，擁有 2 個分別在費米能級上下距離不遠的狄拉克錐，可作為半導體材料。

現在，科羅拉多大學波德分校團隊透過炔烴複分解（alkyne metathesis）過程及熱力學、動力學控制方法，成功製造出以前未能實現的石墨炔，填補碳材料科學中的空白，為電子、光學、半導體材料研究領域開闢全新可能性，也將讓科學家有機會比較石墨炔與石墨烯更多差異。

團隊接下來還需研究如何大規模製造與操作石墨炔，畢竟這是非常新穎的材料。論文發表在《Nature Synthesis》期刊。

• Long-hypothesized ‘next generation wonder material’ created for first time
• The Differences Between Graphene and Graphyne

（首圖來源：科羅拉多大學波德分校）