電腦模擬指出「石墨炔」也許比石墨烯更有用

過去數年來可見到致力於石墨烯(greaphene)的研究數量呈現實質上的爆發,因此,有關於其屬性新發現的新聞也近乎不間斷地湧出。現在,石墨烯的風采似乎要被一種更有趣的、稱為石墨炔(graphyne,譯註:正確應該翻成「石墨炔類」,為文章通順省略「類」字)的表親所搶走。石墨烯,如同現在絕大多數人所知,是一種以六角形或細鐵絲網( chicken-wire,雞網)樣式排列的單層的碳原子。石墨炔也是單層的碳原子,不過有幾種不同類型的樣式,那很可能使其用途更為廣泛。現在,關於其特性的新電腦模擬已由一個德國研究團隊所完成,他們報告在 Physical Review Letters 上,其研究顯示,某些種類的石墨炔結構允許電子僅朝某一方向流動。

石墨烯,科學家已注意到它能夠傳導電子,其能量直接與它們的動量成比例。另外也注意到,當它們的能階以三維方式繪製時,呈現出狄拉克錐(Dirac cone,迪拉克錐)的形狀。因為這種獨特的關係,傳導電子表現猶如它們沒有質量一樣,讓它們能以近乎光速的速度行進,在改良電流傳輸技術這樣的事情上,是一種非常有用的特性。

與石墨烯(那有單鍵或雙鍵)不同,石墨炔能有雙鍵或三鍵,而且它不限於僅有一種六角形樣式。事實上,它能夠存在的樣式數量幾乎是沒有限制。

在這項新研究中,該團隊利用他們的電腦模擬觀察三種石墨炔樣式類型,並發現它們全都能產生狄拉克錐,雖然形狀稍稍不同;但也許最重要的是,它們其中之一稱為 6,6,12-graphyne,那以矩形的樣式存在,應能使電子僅朝某一方向行進。據此,研究者表示,在製造材料時也許不需要像石墨烯的例子那樣得「摻雜」,或非碳原子,以便提供電子源。

儘管事實如此,目前只有非常少部份的石墨炔被製成,研究者們對於這項研究感到振奮,因為它證明有許多能產生狄拉克錐的石墨炔樣式類型存在,那意味著有許多其他類型的材料也能夠這麼做。

原始文獻:Daniel Malko, Christian Neiss, Francesc Vines, and Andreas Gorling. Phys. Rev. Lett. 108, 086804 (2012) [4 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.108.086804

資料來源:PHYSORG:Computer simulations suggest graphynes may be even more useful than graphene[March 5, 2012]

轉載自only-perception


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