元素百科信息频道：最近，俄克拉荷马大学的科学家提出，石墨烯可能有一种属于新家庭的三维异形体。这些结构可以在实验中合成，其中最简单的“超蜂窝”结构具有许多不寻常的性质，可能比金刚石更稳定。相关论文发表在最近的物理评论快报上。
石墨烯结构
石墨烯是一种单层六角形的二维结构，每个碳原子与其他三个碳原子相连。这种“平面三角连接”赋予它许多独特的属性，特别是电学性能，使它成为一种优秀的半导体材料。石墨烯的三角形连接会产生不寻常的现象：导致电子能量随其动量呈线性变化，使电子类似于接近光速运动。迪拉克方程描述了这种相对论电子，因此当电子产生这种行为时，动量值称为“迪拉克点”。大多数材料结构没有迪拉克点。这种线性行为会极大地影响电子分布及其与晶格振动的相互作用。
石墨烯形成迪拉克环的设想
研究人员想知道如何将碳基平面三角形结构上的迪拉克点扩展到三维空间，形成迪拉克环。迪拉克环在实验中还没有观察到，只是预测它存在于少数精细材料中。分析认为，当三角形连接碳原子链相互垂直堆叠时，迪拉克环可以在理论上形成。这种排列不同于石墨。虽然石墨也是3D结构，但它是层层叠叠的。由于蜂窝六角形在垂直和水平结合方式上有许多不同的维度，因此垂直堆叠链有许多不同的维度。例如，最简单的超蜂窝结构，只有两个碳原子相互垂直组成，晶格有点像一个小的双面书架。
“我们的研究有两层含义，”俄克拉荷马大学基兰·穆伦说。首先，这是第一个展示迪拉克环的简单系统。迪拉克环是电子系统中未见的性质，对电子流经系统的方式及其在磁场中的行为有很大的影响。其次，这个系统会带来很多相关系统，有的是其他碳结构，有的是类似的不同物理系统，比如冷气原子的光学晶格，可能会发现更多不寻常的性质。”
3D结构可能会使超蜂窝同素异形体极其稳定，甚至超过金刚石和石墨。穆伦说：“我们正试图计算它的硬度（拉伸）和强度（抗断裂性）。”他们预计，合成这个碳同素异形体的新家庭是一个巨大的挑战，但也有可能使用当前的技术。
责任编辑：qxl
你可能会感兴趣中国化工网的栏目：化学试剂 ，化学元素表，化学元素周期表口决，化学元素周期表读音，化学元素周期律，化工词典，cas号查询
