富勒烯、纳米碳管、石墨烯……新式碳材料行业的每一次发觉，都对人们科技创新造成了主要危害。我国科学家取得成功研制了一种碳大家族单晶新型材料——单层聚合碳60，这也是一种最新的簇聚二维超构造，为碳材料科学研究带来了最新构思。

该科学研究由中科院化工研究室研究者郑健精英团队进行，有关成效15日在国际性学术刊物《自然》线上发布。

图a：准六方聚合碳60的单晶结构示意图。图b：单层聚合碳60的扫描仪散射电子显微照片。（中国科学院有机化学研究室供图）

碳材料因为本身良好的力、热、光、电等特性，在晶体三极管、电力能源储存器件、高温超导等行业被广泛运用。有原材料学者觉得，人类社会将由目前的“硅基电子器件时期”迈进“炭基电子器件时期”。因而，制取新式碳材料一直是原材料方面的科技前沿问题。

“碳材料的性能与其说网络拓扑结构息息相关。该项科学研究较大的提升取决于，以碳簇替代碳原子构建碳材料。”郑健详细介绍，先前构建二维材料的最少单位是单独分子，而碳簇由好几个碳原子组成，例如碳60是由60个碳原子构成的球形构造。精英团队觉得，以碳簇搭建二维材料有希望得到更为有趣的性能。

但是在这之前，以碳簇做为基础模块构建更高等级的二维网络拓扑结构一直无法完成。“因为碳碳成键的反映成品率并不是100%，且反映不可逆，因而应用传统式化学变化由下而上根据分子结构‘垒砖块’的方式 制取二维团簇碳材料单晶几乎不能进行。”郑健说。

对于此事，精英团队根据5年刻苦钻研，最后在大气压下，运用夹杂聚合-脱离二步法，取得成功制取了单层二维聚合碳60单晶，由碳60在水平面上根据C-C键互相化学键合产生标准的网络拓扑结构。

研究表明，单层聚合碳60具备较好的热学可靠性，在300度持续高温状况下依然平稳存有。该资料在光/电半导体元器件、非线性光学和功能性电子元器件等领域有着关键应用前景，在高温超导、量子计算机、信息内容及动能储存、催化反应等方面也具备运用发展潜力。（新闻记者张泉）