近日，弗吉尼亞聯邦大學以及中國、日本等國的大學發現了一種新型的碳同素異形體，它被稱作“五邊形石墨烯”。這種五邊形的石墨烯只含有碳元素，呈薄片狀，其獨特的外形猶如開羅街道上鋪設的五邊形瓷磚一樣。
       這種新發現的五邊形石墨烯是一種單層片狀碳結構的材料，類似于開羅街道鋪設的瓷磚，具有熱穩定性和機械穩定性。（來源：弗吉尼亞聯邦大學）

       作為弗吉尼亞聯邦大學人文與科學學院物理系的特聘教授，論文的高級作者——Puru Jena博士指出：“目前已發現的碳結構主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯三種，各自具有獨特的結構。五邊形的石墨烯就屬于該類。”

       題為“五邊形的石墨烯——一種新型的碳同素異形體”的論文將出現在《美國國家科學院院刊》上，該論文基于北京大學和弗吉尼亞聯邦大學的聯合研究。該文章作者不僅包括Jena和Wang，還包括北京大學的Zhang Shunhong博士、弗吉尼亞聯邦大學的Zhou Jian博士后、上海中科院的Chen Xiaoshuang博士和日本仙臺東北大學的野Yoshiyuki Kawazoe博士。

       北京大學教授、弗吉尼亞聯邦大學副教授，Wang Qian博士是在與丈夫在北京餐館里就餐時注意到餐館墻上描繪開羅街頭五邊形瓷磚的作品。在告訴丈夫這幅作品僅由五邊形的結構構成后，Wang Qian博士將這幅作品拍照并寄給學生，并對他們說：“我認為我們實驗室也可以做出這種五邊形的碳結構，理論上這種結構具有穩定性，但是需要仔細地檢查。”學生最終做出了這種五邊形的碳結構。事實證明，這種五邊形的碳結構很漂亮也很簡單。

       碳結構一般為六角形結構，有時摻雜一些五邊形，而五邊形的石墨烯則是完全由五邊形組成的二維碳結構。使用計算機模擬合成的五邊形石墨烯材料在某些應用領域中可能優于石墨烯。因為五邊形的石墨烯具有機械穩定性、高強度、耐高溫性能達到1000開爾文。

       Jena說：“人們所說的‘鉆石恒久遠’是因為將鉆石轉化回石墨需要極高的能量。同樣，這是也適用于五邊形的石墨烯。五邊形的石墨烯具有一些有趣的特性，五邊形的石墨烯是半導體，而石墨烯是導體。當石墨烯卷起形成碳納米管時，可以作為金屬或半導體使用，但五邊形的石墨烯卷起形成納米管時總體現為半導體。”

       五邊形石墨烯的的延伸性也十分優異。Wang 說：“拉伸石墨烯時，石墨烯在拉伸方向伸展，同時沿垂直方向收縮。然而，拉伸五邊形的石墨烯時，五邊形的石墨烯會在兩個方向同時擴展。”

       五邊形的石墨烯的泊松比為負值，這種材料的機械性能十分罕見，具有潛在的應用前景。

       總之，五邊形的石墨烯可以應用于電子、生物醫藥、納米技術等諸多領域。

       Jena說：“我們的下一步計劃是合成五邊形的石墨烯。五邊形石墨烯的使用性能十分穩定。問題在于如何合成五邊形的石墨烯。文章中體現了我們的一些想法。目前，這種想法是基于理論的計算機模擬結果，但我們完全有理由相信，這樣的預測可以實現。一旦成功合成五邊形的石墨烯，將會打開一個全新的碳領域。在此之前，二維碳結構從未完全由五邊形構成。”