近日，南京郵電大學劉春生教授課題組理論研究了超共軛效應對二維材料的能帶、力學及電學性質的影響。借鑒“自下而上”組裝石墨烯的方法，作者將具有超共軛效應的甲醚分子組裝成新型的二維碳氧化合物，并命名為“石墨醚（graphether）”。

研究成果“Graphether: a two-dimensional oxocarbon as a direct wide-band-gap semiconductor with high mechanical and electrical performances”DOI: 10.1039/C9NR08071F.發布在Nanoscale期刊。

(a) 石墨醚2x2超胞的三種視圖；(b) 石墨醚的聲子譜曲線。

石墨醚具有優異的動力學和熱力學穩定性，是直接帶隙寬禁帶半導體（能隙2.39 eV），具有良好的紫外光區響應性。此外，其在-10%―10%的單軸或雙軸應變下仍可保持直接帶隙特征。由于超共軛效應，石墨醚armchair方向的面內剛度（459.8 N m-1）超過了石墨烯（342 N m-1）。相比于氫化、氟化石墨烯較低的載流子遷移率（101-2550px2V-1s-1），石墨醚的電子遷移率在armchair和zigzag兩個方向均達到了2575px2V-1s-1。上述優越性質使石墨醚材料有望在納電子和光伏器件中得到應用。

石墨醚不僅是直接帶隙寬禁帶半導體，而且還具有高的面內剛度和電子遷移率。此外，Pt(100)被證明是一種潛在的自底向上合成石墨醚的襯底。這些結果有望為設計及制備具有超共軛效應的類石墨烯材料提供新的思路，并推動它們在下一代電子和光電器件方面的創新應用。

來源：南京郵電大學劉春生教授課題組

拓展閱讀：

石墨烷

簡單說就是來自于石墨烯的加氫，每個碳原子旁引入一個氫原子；石墨烷類似石墨烯，是一種二維的烷烴，其名稱也是根據有機化學的命名法則，意為飽和的碳氫化合物。研究人員稱，雖然純凈石墨烯的化學性質極為穩定，但他們發現，氫原子可與其發生反應，將高度導電的石墨烯材料變成了絕緣特性的石墨烷新材料。該實驗證明了可以通過化學方法改變石墨烯的性能，這為制備其他基于石墨烯的化學衍生物鋪平了道路。與石墨烷類似的還有引入氟、氮雜化的石墨烯衍生物。

此外，對應于石墨烷的氫化完全，當石墨烯上的氫化不完全時，稱為氫化石墨烯（hydrogenated graphene，還原氧化石墨烯進行氫化也包括內）。氫化石墨烯能表現出一定的鐵磁性和可根據氫化程度調控的能帶結構。此外，由于可以發生可逆的氫化和脫氫，因而該材料也被認為是一種有前景的儲氫材料。

石墨炔

2010年，中科院化學所有機固體院重點實驗室李玉良院士團隊的科研人員首次合成了石墨炔，開辟了碳材料的新領域。石墨炔是由1，3-二炔鍵將苯環共軛連接形成二維平面網絡結構的全碳分子，具有豐富的碳化學鍵，大的共軛體系、寬面間距、優良的化學穩定性和半導體性能，有望可以廣泛應用于電子、半導體以及新能源領域。