一群來自俄羅斯、美國(guó)和中國(guó)的科學(xué)家，在莫斯科物理和技術(shù)研究所（MIPT）ArtyomOganov的帶領(lǐng)下，利用計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)了新的二維碳材料，“拼湊”模擬的這個(gè)石墨烯被稱為phagraphene。他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在雜志《Nano Letters》上。
 

    “與石墨烯的六角形蜂窩狀結(jié)構(gòu)不同，phagraphene由五邊形、六邊形及七邊形碳環(huán)組成。它的名字來自五角六聚石墨烯的集合。”MIPT的電腦設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Oganov說。
 

    二維材料是由單原子厚層構(gòu)成，在過去的幾十年已經(jīng)引起了科學(xué)家的極大關(guān)注。第一個(gè)這類材料，石墨烯，是由兩個(gè)MIPT的畢業(yè)生Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年發(fā)現(xiàn)。2010年，Geim和Novoselov因?yàn)檫@個(gè)成就而被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
 

    由于其二維結(jié)構(gòu)，石墨烯具有絕對(duì)獨(dú)一無二的性質(zhì)。當(dāng)未結(jié)合的電子具有對(duì)應(yīng)于材料導(dǎo)帶的能量時(shí)，大多數(shù)材料可以傳輸電流。當(dāng)有可能電子能量范圍間有帶隙的時(shí)候，價(jià)帶和導(dǎo)電性的范圍（所謂的禁區(qū)）的材料會(huì)充當(dāng)絕緣體。當(dāng)化合價(jià)帶和導(dǎo)帶的重疊時(shí)，它充當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體，并且電子可以在電場(chǎng)的影響下移動(dòng)。
 

    在石墨烯中，每個(gè)碳原子具有三個(gè)電子，并與相鄰原子中電子結(jié)合形成化學(xué)鍵。每個(gè)碳原子的第四電子是“非定域”在整個(gè)石墨烯片的，這使得其能夠傳導(dǎo)電流。同時(shí)，在石墨烯禁區(qū)具有零帶寬。如果繪制電子能量圖譜，并以圖表的形式表示其位置，你會(huì)得到一個(gè)類似沙漏的圖，即兩個(gè)圓錐由頂點(diǎn)相連。這就是狄拉克錐體。
 

    由于這種獨(dú)特的條件，石墨烯中的電子表現(xiàn)得非常奇怪：所有電子都有一個(gè)，而且是相同的速度（相當(dāng)于光速），并且它們無慣性。他們表現(xiàn)得似乎沒有質(zhì)量。而且，根據(jù)相對(duì)論，粒子以光速度行進(jìn)，必須以這種方式才能運(yùn)行。石墨烯中電子的速度約為每秒一萬千米（在典型的導(dǎo)體電子中的速度各不相同，從每秒幾厘米到每秒幾百米）。
 

    Phagraphene是Oganov和同事們通過使用USPEX算法發(fā)現(xiàn)的，石墨烯也是通過相同方法發(fā)現(xiàn)，石墨烯是Dirac錐體出現(xiàn)的材料，電子的行為類似于沒有質(zhì)量的粒子。
 

    “phagraphene由于環(huán)上不同數(shù)目的原子，Dirac錐體是‘傾斜’的。這就是為什么其內(nèi)部的電子的速度取決于方向，而在石墨烯中就不是這種情況。這對(duì)于未來的實(shí)際應(yīng)用究竟會(huì)用在哪里來改變電子的速度，會(huì)是非常有趣的一件事?！盇rtyom Oganov解釋道。
 

    Phagraphene具有石墨烯和許多其他高級(jí)材料所具有的其他屬性，使得其可以被認(rèn)為適用于柔性電子器件、晶體管、太陽(yáng)能電池和顯示單元。