材料化学：単層フラーレンネットワークの合成

グラフェンなどの二次元（2D）炭素材料は、その共役炭素ネットワーク構造における独特なπ電子系に起因して非常に優れたキャリア輸送特性を持つため、特に注目を集めてきた。材料科学の分野では、ゼロバンドギャップ・グラフェンを補完するために、2D炭素材料の特定に多大な努力が注がれている。しかし、バンドギャップが中程度の大型単結晶2D炭素材料の合成は困難である。今回我々は、層間結合開裂戦略を通して、大型の単結晶2D炭素材料、すなわち単層準六方晶相フラーレン（C₆₀）を合成した。この単層C₆₀ポリマーでは、面内でC₆₀クラスターケージが互いに共有結合していて、従来の2D材料とは異なる規則的なトポロジーを形成している。単層C₆₀ポリマーは、高い結晶性と優れた熱力学的安定性を示し、電子バンド構造測定によって、約1.6 eVの輸送バンドギャップが明らかになった。さらに、非対称な格子構造が、単層C₆₀ポリマーに異方性フォノンモードや異方性伝導などの顕著な面内異方特性を与えている。中程度のバンドギャップと独特なトポロジカル構造を持つこの2D炭素材料から、2D電子デバイスに応用できる可能性がある興味深いプラットフォームが得られる。

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