石墨炔新碳結構 有望顛覆硅芯片技術(shù)

在最新的一項研究中，研發(fā)出一種特殊的石墨炔轉化結構，這種轉化完全消除了石墨炔中所有的二配位乙炔碳，但保留了其層狀結構。轉化還改變了材料的能帶隙。這一發(fā)現可能為未來(lái)制造全碳電子芯片的技術(shù)鋪平道路，實(shí)現目前硅技術(shù)無(wú)法達到的性能。

石墨炔是一種獨特的碳晶體結構，與鉆石和石墨截然不同。鉆石中每個(gè)碳原子有四個(gè)相鄰原子，石墨中則有三個(gè)，而石墨炔結合了二配位和三配位碳原子。

根據計算機模型顯示，石墨炔具有極為吸引人的電子、機械和光學(xué)特性。它被預測為一種半導體，具有適用于電子設備的能帶隙，超高的電荷載子遷移率遠超硅，以及與石墨烯相當的極限強度。

石墨炔在碳電子學(xué)、能量采集與儲存、氣體分離和催化方面的應用已被提出。盡管石墨炔在三十多年前就被理論預測，但其合成一直難以實(shí)現。

美國凱斯西儲大學(xué)（CWRU）的羅季奧諾夫團隊在2022年開(kāi)發(fā)出首個(gè)實(shí)用的石墨炔合成方法，其研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì )雜志》上，有望開(kāi)發(fā)出性能超越硅芯片的全碳電子芯片。

研究團隊已成功展示這種碳相的合成，并描述了其他可能從石墨炔轉化而來(lái)的碳相，這些轉化過(guò)程無(wú)需斷裂石墨炔的鍵結。測量和理論皆顯示，反應中的石墨炔由于反應區域和非反應區域之間的尺寸不匹配而產(chǎn)生片狀褶皺，導致片狀結構變得不平坦。然而，當反應完成時(shí)，片狀結構會(huì )重新恢復平坦。