瑞典哥德堡大学研究团队宣布，他们首次成功制备出一种此前仅停留在理论模型中的全新碳同素异形体Diamondiyne。这一突破意味着继金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管和石墨烯之后，碳元素家族又增加了一位新成员。
碳元素因其丰富多样的成键方式而闻名，能够形成性质截然不同的各种结构。其中，金刚石以极高硬度著称，石墨则因层状结构而柔软导电。几十年来，科学家不断发现新的碳结构，而Diamondiyne则是最新被成功实现的一种。
事实上，Diamondiyne最早在35年前就被理论化学家预测可能存在。但由于其结构复杂且形成条件苛刻，一直未能在实验中得到证实，因此长期被视为一种仅存在于理论计算中的材料。
此次研究由哥德堡大学物理化学教授卡尔·伯耶松领导完成。研究团队通过让碳原子以三键相互连接，最终构建出一种全新的三维晶体结构。该结构由大量四面体单元组成，这些四面体彼此通过顶点连接，在三维空间中形成规则网络。
与传统金刚石相比，Diamondiyne最大的特点是内部存在天然空隙。研究人员表示，这种结构可以被理解为一种“多孔钻石”。由于四面体之间留有孔隙，因此材料具有明显的多孔特征。
更重要的是，制造Diamondiyne不需要像天然钻石形成那样依赖极端高压环境。研究团队利用相对廉价的实验设备，在两种液体接触形成的界面上生成了一层极薄薄膜，并成功诱导碳原子按照预期方式排列。
为了验证结构的真实性，研究人员与斯德哥尔摩大学及查尔姆斯理工大学的科学家展开合作，利用先进电子显微镜对材料进行了分析。观测结果显示，在薄膜表面部分区域已经形成与理论模型高度一致的重复晶格结构。
研究团队表示，目前已经成功在边长约10纳米的微小区域内观测到Diamondiyne特有的重复排列模式。虽然规模仍然十分有限，但获得的图像与理论预测结果高度吻合，为这种新材料的存在提供了有力证据。
伯耶松表示，这项成果来之不易。由于碳原子在组装过程中存在许多可能导致失败的不确定因素，团队经历了长时间探索才最终找到正确的制备方法。他坦言，能够亲眼看到这一理论结构变为现实让自己感到十分欣慰。
这项研究实际上源于团队长期开展的共价有机框架材料研究。近年来，多孔材料成为材料科学的重要研究方向。2025年诺贝尔化学奖所表彰的金属有机框架材料（MOF）正是这一领域的重要成果，而Diamondiyne则展示了完全由碳构成的多孔材料所具备的新可能性。
科学家认为，虽然目前距离大规模生产和实际应用仍有较长距离，但Diamondiyne独特的三维多孔结构使其在未来有望应用于储能、电池、电催化、气体存储以及先进电子材料等领域。
从金刚石到石墨烯，再到如今首次问世的Diamondiyne，碳元素持续展现出令人惊叹的结构创造力。研究人员认为，这一成果不仅证实了长期存在的理论预测，也为开发全新功能材料打开了新的研究方向。