신재료: 신기한 탄소가족 단결정 단층 중합 C60

 

탄소는 신기한 재료로 부드러운 연필심을 만들 수도 있고 단단한 금강석을 구성할 수도 있다.16일 네이처는 탄소 가족의 새로운 재료에 대한 연구 성과를 발표했다.중국 과학원 화학연구소에서 온 연구원들은 상압 아래에서 간단한 반응 조건을 통해 신형 탄소 이형체 단결정인 단층중합 C60을 만들어 냈다.

금강석, 그래핀, 폴리에틸렌, 탄소 나노관 등 재료는 모두 탄소 원자로 구성되어 있지만 원자의 배열이 다르기 때문에 물리 화학적 성질이 완전히 다르기 때문에 탄소의'동소이형체'라고 불린다.

새로운 탄소 동소 이형체를 연구하고 신형 탄소 재료를 제조하는 것은 재료 분야의 최첨단 과학 문제이다."지금까지 단일 원자는 2차원 재료를 구축하는 가장 작은 단원이었다. 나노 덩어리를 기본 단원으로 하고 전통 화학반응을 사용하며 아래에서 위로'벽돌 쌓기'처럼 더 높은 2차원 토폴로지 구조 재료를 구축하는 것은 실현되지 않았다."정건 중과원 화학소 연구원이 솔직하게 말했다.

5년간의 잠재적인 연구를 통해 연구진은 혼합중합-박리2보법을 이용하여 나노 덩어리 C60을 한 평면에 집합시키는 데 성공했고 탄소 결합을 통해 서로 공가 결합을 통해 규칙을 형성하는 2차원 토폴로지 구조 재료, 즉 단층 2차원 집합 C60 단결정을 형성했다.

"진일보한 연구를 통해 우리는 이런 신형 탄소 재료는 결정도가 높고 열역학적 안정성이 좋으며 금지 대역폭이 적당하다는 등 우수한 특성을 가지고 있음을 발견하였다."정건은 그래핀에 이어 또 하나의 안정적인 2차원 탄소 재료라고 말했다.

정 교수는 이 연구는 원자를 탄소 덩어리로 대체하여 탄소 재료를 구축하는 새로운 전략을 개척한 동시에 새로 제조된 탄소 재료는 비선형 광학과 기능화 전자 부품 분야에서 커다란 응용 전망을 가지고 초전도, 양자 계산, 자전거 수송, 정보 및 에너지 저장, 촉매 등 분야에서도 잠재적인 응용 가치를 가진다고 말했다.