國際新研發:新型原子級碳材料,有望改善電池充電速度與續航力
德國馬爾堡大學和芬蘭阿爾托大學的研究人員,在近日發表了新的研究成果,他們發現了一種導電性比石墨烯更好的碳基(Carbon-based)材料。
碳原子常見的結構包括石墨、鉆石和無定形碳,而石墨烯則是近年來發現的優秀的導電材料,厚度僅有一個原子,是以三個六角晶體構成蜂巢形狀,是現今薄的一種材料,也是目前高科技產業中重要的原料之一。

雖然在理論上,科學家知道碳原子可以使用更多不同的晶體結構來組成不同的形狀,借此形成新的材料,但繼石墨烯之后,還沒有辦法研發出更新的結構。
而馬爾堡大學和阿爾托大學的研究團隊,現在找到了一種新的碳晶體結構,名為“聯二亞苯基(Biphenylene)”,厚度與石墨烯相同,但是由正方形、六邊形和八邊形組成,形成有序的晶格。
與石墨烯特性不同的是,新的聯苯網絡具有金屬特性,在晶格寬度只有21個原子大小的狀況下,聯二亞苯基的電導率已與金屬相同,而石墨烯在同等寬度下只有半導體的電導率。
研究團隊使用黃金作為合成聯二亞苯基的載體,在黃金表面上,碳分子會開始聯結成正方形、六邊形和八邊形晶體,并形成“手性(Chiral)”結構,因此左右兩邊的碳結構將不會結合在一起。而團隊發現必須使用黃金作為載體,才能維持手性結構,避免碳分子終結合變成石墨烯而不是聯二亞苯基。
“我們認為聯二亞苯基,將來可以作為更優秀的電子設備原材料”,研究人員表示,“尤其是作為鋰電池的導電材料,將來聯二亞苯基鋰電池的蓄電和充電能力,都會大幅優于石墨烯鋰電池”。
據了解,這種新材料是通過將含碳分子組裝在極其光滑的黃金表面而制成的。這些分子先形成鏈,由相連的六邊形組成,隨后的反應將這些鏈連接在一起形成方形和八邊形。
這些鏈的一個重要特征是它們是手性的,這意味著它們以兩種鏡像類型存在,就像左手和右手。只有相同類型的鏈在金表面聚集,形成有序的組合,然后再連接。這對于新碳材料的形成至關重要,因為兩種不同類型的碳鏈之間的反應只能生成石墨烯。
相關人員解釋說:“新的想法是利用分子前體進行調整,生成聯苯烯而不是石墨烯。”
目前,研究小組正在努力生產更大的材料薄片,以便進一步探索其應用潛力。然而,研究人員指出,“我們相信這種新的合成方法將導致發現其他新的碳網絡”。
而之后,研究團隊將致力研發面積更大的聯二亞苯基,以便將來運用在更多不同的產業上,團隊并認為,聯二亞苯基的發現,未來將激發其他研究團隊,找出更多不同的碳基導電材料結構。










































