金刚石和石墨是碳的两种天然同素异形体，金刚石和石墨分别以sp³杂化和sp²杂化形式构建形成。因此，人们可以想到通过不同杂化态和不同形貌的碳之间通过混合能够形成无数的碳同素异形体。

有鉴于此，哥伦比亚大学Michael L. Steigerwald、Jingjing Yang、Colin Nuckolls、Elena Meirzadeh、Xavier Roy等报道合成了石墨-富勒烯（graphullerene），这种材料的结构是C₆₀的二维聚合物，这种聚合物打破了分子和碳材料之间的鸿沟，由富勒烯次级结构以六方晶格形式相互共价连接构成。此外，作者构筑了电中性的纯相碳晶体材料，尺寸达到进行机械剥离形成具有结晶界面的分子层厚度的薄片，能够用于构筑异质结以及光电催化器件。

本文要点

（1）

这种新型材料的合成是通过化学气相输送法（chemical vapor transport）制备层状聚合物单晶(Mg₄C₆₀)_∞，随后使用稀酸去除其中的Mg。

研究材料的导热性能，发现其导热性能比C₆₀分子的导热性能更好，这是更加优异的导热性能来自面内共价成键结构。

（2）

通过TEM和近场纳米荧光光谱表征技术对少层石墨-富勒烯成像，验证这种材料具有摩尔超晶格。

这种通过分子聚合方式合成延展碳结构材料的方法为系统设计二维异质结材料并且实现可调控的光电性能提供机会和帮助。

参考文献

Elena Meirzadeh, Austin M. Evans, Mehdi Rezaee, Milena Milich, Connor J. Dionne, Thomas P. Darlington, Si Tong Bao, Amymarie K. Bartholomew, Taketo Handa, Daniel J. Rizzo, Ren A. Wiscons, Mahniz Reza, Amirali Zangiabadi, Natalie Fardian-Melamed, Andrew C. Crowther, P. James Schuck, D. N. Basov, Xiaoyang Zhu, Ashutosh Giri, Patrick E. Hopkins, Philip Kim, Michael L. Steigerwald, Jingjing Yang, Colin Nuckolls & Xavier Roy, A few-layer covalent network of fullerenes, Nature 613, 71–76 (2023)

DOI: 10.1038/s41586-022-05401-w

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05401-w