石墨炔新碳結構 有望顛覆硅芯片技術

在最新的一項研究中，研發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。這一發現可能為未來制造全碳電子芯片的技術鋪平道路，實現目前硅技術無法達到的性能。

石墨炔是一種獨特的碳晶體結構，與鉆石和石墨截然不同。鉆石中每個碳原子有四個相鄰原子，石墨中則有三個，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、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現。

美國凱斯西儲大學（CWRU）的羅季奧諾夫團隊在2022年開發出首個實用的石墨炔合成方法，其研究成果發表在《美國化學會雜志》上，有望開發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的碳相，這些轉化過程無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生片狀褶皺，導致片狀結構變得不平坦。然而，當反應完成時，片狀結構會重新恢復平坦。