西安交大理学院化学物理研究所博士研究生征甲甲同学以“Two-Dimensional Carbon Compounds Derived from Graphyne with Chemical Properties Superior to Those of Graphene”为题的论文近日在Nature出版集团的综合性期刊Scientific Reports上发表，文章链接为：http://www.nature.com/srep/2013/130214
/srep01271/full/srep01271.html。这是继童慧敏、赵迪在Scientific Reports发表论文之后，理学院博士生在该期刊发表的又一篇论文。

该项工作是征甲甲同学在导师赵翔教授与中国科学院高能物理研究所高兴发研究员的共同指导下完成的。西安交通大学是该论文的第一作者单位与第一通讯作者单位。

该研究采用第一性原理计算的方法研究了石墨炔的化学反应性，并基于此设计了一类新颖的二维碳化合物（2DCCs）材料。该类材料具有类似于石墨烯的共轭离域特征，因而表现出与石墨烯相似的物理与化学性质。

论文首先从反应热力学和反应动力学的角度指出石墨炔倾向于采用均相平面加成的方式引入外接原子或基团形成有序结构的二维碳化合物。电子结构计算指出根据所加成原子或基团是否破坏石墨炔的六方对称性结构，所得到的碳结构材料具有半导体或半金属的特征。另一方面，通过取代反应引入适当亲水基团可增强2DCCs的水溶性，同时又由于这些取代基对体系的共轭结构影响较小，对物理性质的改变不太明显。而对于传统的sp2碳材料而言，功能化过程会显著降低原结构的导电性能，并且易于聚集的特征也使得功能化过程难于控制。该项研究设计的二维碳化合物材料能有效地避免传统sp2碳材料的缺陷，在纳米电子器件及生物医学等领域具有较大的潜在应用价值。

该研究成果得到了国家自然科学基金、973项目以及国家科技支撑计划项目的支持。