石墨炔（Graphyne）是碳的同素異形體。它是由單原子厚的，sp雜化和sp2雜化的碳原子構(gòu)成的晶體。它可以看成用碳碳三鍵連接而成的苯。根據(jù)鍵的種類，石墨炔中的碳可以看作是混合的spn雜化，1<n<2。因此它與石墨（sp2）和鉆石（sp3）均有所不同。

石墨炔在1960年代就已被推測存在，并且在富勒烯被發(fā)現(xiàn)后獲得了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。

盡管當(dāng)時并未合成，但石墨炔和它的氮化硼同構(gòu)體的周期性結(jié)構(gòu)在借助聲子色散曲線、從頭計算法計算的有限溫度和量子分子動力學(xué)模擬的性原理的計算下被證明是穩(wěn)定的。

結(jié)構(gòu)

目前石墨炔尚未有足以進(jìn)行研究的制備產(chǎn)出，但科學(xué)家在推測的晶格結(jié)構(gòu)之上通過計算機(jī)建模預(yù)言了這種化合物的諸多性質(zhì)。這種可能的結(jié)構(gòu)是在把石墨烯晶格中的碳碳單鍵替換成三鍵后得到的。理論上石墨炔可能存在數(shù)種不同的幾何結(jié)構(gòu)，這種不同來源于碳原子的sp雜化和sp2雜化的不同排列。推測的幾何結(jié)構(gòu)包括六方晶系和立方晶系。有人認(rèn)為石墨炔中可能存在的方向相關(guān)的狄拉克錐使它在一些方面較石墨烯更有應(yīng)用前景。在多種理論推導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)中立方晶系的6,6,12-石墨炔似乎有著的應(yīng)用前景。

性質(zhì)

石墨炔的模型表明在碳碳雙鍵和三鍵上可能有狄拉克錐存在。狄拉克錐會使得費米能級中存在一個導(dǎo)帶和價帶線性相交的點。這種性質(zhì)的優(yōu)點是電子在其中會表現(xiàn)得沒有質(zhì)量，結(jié)果使電子能量與動量成正比。與石墨烯一樣六方晶系的石墨炔有著各向同性的電磁屬性。但是由于立方晶系6,6,12-石墨炔的對稱性，它的電磁屬性會在各個方向有所不同。這種獨特的對稱屬性使得石墨炔可以自摻雜，使它擁有兩個分別在費米能級上下，距離不遠(yuǎn)的狄拉克錐。在面內(nèi)施加外應(yīng)變可以調(diào)節(jié)6,6,12-石墨炔的這種自摻雜特性。新近合成的石墨炔樣品的熔點在250至300°C，與氧反應(yīng)，在熱，光下分解均不活躍。

潛在應(yīng)用

6,6,12-石墨炔的方向選擇性使納米尺度的電子光柵成為可能。它還可能會為更快的晶體管和納米尺度電子元件帶來巨大的進(jìn)展。