第一作者：YasumaruFujii

通讯作者：YasumaruFujii,MinaMaruyama,NguyenThanhCuong,SusumuOkada

通讯单位：日本筑波大学

碳家族的一个新成员，五角金刚石（pentadiamond），被预言是轻如石墨，硬如钻石，半导体如硅。

碳是一种用途极为广泛的元素：它有数百种假想形式和几种观察到的变体，包括金刚石和石墨。在钻石中，每一个碳原子都与另外四个碳原子，连接在一个坚固、坚硬的三维立方晶格中。但在石墨中，每个原子只与另外三个原子结合，形成六边形的平板。

日本筑波大学的YasumaruFujii及其同事通过计算模拟发现，碳也可能以五角钻石的形式存在。它的碳原子以五边形的形式组织，其中一些原子与另外四个原子结合，另一些则与三个原子结合。五边形排列成类似金刚石的立方晶格，但是金刚石在晶格的每个立方体内都有碳原子，而五角金刚石的环只占据立方体的棱角，在中间留下一个孔。相关研究成果以“Pentadiamond:AHardCarbonAllotropeofaPentagonalNetworkofsp2andsp3CAtoms”为题，发表在PhysicalReviewLetters上，最新一期的Nature对其做了评论（ResearchHighlights）。

这种孔隙率意味着五金刚石的预测密度很低，与石墨相当。这种材料也应该是半导体，并且在拉伸时会表现出变厚的不寻常的特性。

图1.（a）在最佳晶格常数为9.?和Fm3-m空间群条件下，五角金刚石的优化几何结构。浅灰色和深灰色的球分别表示sp3和sp2碳原子。C1、C2和C3表示Fm3-m空间群下的独立原子位。（b）Spiro[4.4]nona-2,7-diene和[5.5.5.5]fenestratetraene交替排列在立方晶格的顶点上。白色和灰色的球分别表示氢原子和碳原子。

参考文献

[1]YasumaruFujii,etal.Pentadiamond:AHardCarbonAllotropeofaPentagonalNetworkofsp2andsp3CAtoms,PHYSICALREVIEWLETTERS,(),:.

DOI:10./PhysRevLett..

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