據物理學家組織網11月7日(北京時間)報道，一個國際研究小組從理論上證實，可能存在處于常溫常壓下并具有金屬特性的三維(3D)形式的碳。發表在本周美國《國家科學院院刊》網絡版上的這一研究成果將極大地推進碳科學的研究。
碳科學是科學家們非常關注的研究領域。碳不僅是形成生命的化學基礎，而且具有豐富的化學和物理特性，是材料科學家感興趣的目標。碳可以多種結構形式存在，從石墨到金剛石，再到巴克敏斯特富勒烯(巴克球)、碳納米管和石墨烯，不一而足。但要找到能夠在常溫常壓條件下穩定存在并且具有金屬特性的三維形式的碳，一直是科學家們面臨的挑戰。
來自北京大學、美國弗吉尼亞聯邦大學和中國科學院上海技術物理研究所的研究人員采用最先進的理論方法證明，可以操縱碳形成一個三維的具有金屬性質的環環相扣的六角形(見下圖)。
“環環相扣的六角形提供了兩個獨特的性質——六角形的排列方式能夠產生金屬特性，而通過四面體鍵環環相扣的形式則確保了穩定性。”這項研究的共同帶頭人、弗吉尼亞聯邦大學人文與科學學院物理學教授普魯·耶拿說。這些屬性的正確組合，將來有望適用于各種不同的技術。
“與需要3萬億帕斯卡的壓力來制造金屬碳的高壓技術不同，這個被研究的結構在常溫常壓條件下很穩定，或許可以用苯或聚并苯分子來合成。”另一位研究帶頭人、北京大學教授、同時兼職于弗吉尼亞聯邦大學的王倩(音譯)說。
“新的金屬碳結構可能在研發適用于太空、催化作用以及負微分電阻器件或超導設備的輕金屬方面，具有重要的應用前景。”王倩說。
耶拿表示，他們的工作仍處于早期階段，但他希望這些發現能推動相關研究從理論進入實驗階段。
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