A12W-K 3.5

   近年来,一个新型的sp2杂化碳基材料,石墨烯,成为国际研究热点,

其分子结构如图2.91⑶所示。石墨烯是六边形蜂窝状二维sp2碳原子层,是石墨的基本组成,它也可视为无限延展的平面大分子。为了消除悬浮键,石墨烯倾向于自身卷曲以形成没有边缘的封闭结构。如上所述,通过石墨烯的卷曲,以及适当的封端取代,可形成碳纳米管;石墨烯的二维卷曲,以及形成适量的五元环,可形成富勒烯。图2.呢展示了石墨烯、碳纳米管和富勒烯的能级结构示意图,由于碳原子相互结合方式和空间堆积方式的不同,使材料的能级结构大相径庭。可以看出,石墨烯的电子结构兼有半导体和金属的特征,它的费米面像金属一样可以消失,它的能隙像半导体一样可在某种特定情况下消失。与石墨烯相比,碳纳米管的空间结构在一个维度上受到限制,其能量不能在二维空间内分散,因此其电子结构呈现出连在一起的能带,且能带宽度变窄。当石墨烯过渡到三维空间受限的富 勒烯时,其电子结构呈现更加分立的能级,能带特征完全消失,如图.92所示。