近日，南京师范大学化学与材料科学学院李亚飞教授课题组在二维纳米材料设计的研究中取得新进展。该成果以“Semi-metallic Be5C2 monolayer global minimum with quasi-planar pentacoordinate carbons and negative Poisson’s ratio”为题发表在Nature Communications（《自然-通讯》）上。
具有新奇拓扑结构的低维纳米材料往往具有一些独特的性质。碳作为一种常见的元素，被熟知采取采取线型sp、平面三角型sp2和四面体型sp3三种杂化方式成键。1970年，著名的化学家R. Hoffmann提出了平面四配位碳原子(planar teteracoordinate carbon)的概念，从此掀起了平面碳的研究热潮。随着平面五配位甚至平面六配位的碳原子的分子发现，平面碳的历史变得更加丰富多彩。近年来二维石墨烯的研究刺激了人们把平面碳结构扩展到二维体系，以期望获得更多具有特殊结构和性质的二维纳米材料。2014年，李亚飞教授课题组通过理论计算设计出具有平面四配位碳的单层Al2C和具有准平面六配位碳的单层Be2C 。
在这些成果的基础上，李亚飞教授课题组和美国波多黎各大学的陈中方教授合作，通过多尺度理论计算，设计出一种新奇的二维无机材料：单层Be5C2。在单层Be5C2中，每个碳原子与相邻的五个铍原子在近似一个平面上成键，形成一种准平面五配位的碳结构。计算指出，这种含有平面五配位碳原子的单层Be5C2具有很好热力学和动力学稳定性，并且在二维空间是能量最低构型，未来有希望通过实验合成出来。单层Be5C2是一种有着类似迪拉克点的零带隙准金属材料；此外，它还具有不同寻常的负泊松比特性。一旦合成出来，将在电子学和力学器件领域有着非常广泛的应用前景。
该论文的第一作者是化科院博士一年级研究生王彧。自2013年加入李亚飞教授课题组以来，他已经以第一作者（含共同第一作者）身份发表SCI论文6篇，包括两篇Nat. Commun.；并曾于2014年获得江苏省费孝通奖学金以及中国化学会年会优秀墙报奖，2015年获得2014-2015年南师大十大科技之星。
论文链接：
http://www.nature.com/ncomms/2016/160503/ncomms11488/full/ncomms11488.html
(据南京师范大学)
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