石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單原子厚度二維薄膜新材料。由于其導(dǎo)熱系數(shù)高、電阻率極低、電子遷移速度極快，因此被期待用來發(fā)展新一代電子元件或晶體管，用來制造透明觸控屏幕、光板等。但是由于其半金屬特性（能隙為0 eV），并不適合做熱電材料和太陽能電池材料。為此，人們希望通過結(jié)構(gòu)調(diào)控和摻雜手段，增大石墨烯的能隙，從而拓展它們?cè)诠怆娖骷械膽?yīng)用。盡管碳基、硅基二維納米材料是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，但具有適中能隙 (1 – 2 eV)，且能隙不依賴于手性或尺寸的材料尚未見報(bào)道。

福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳立明研究員課題組在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上項(xiàng)目支持下，通過全局粒子群的優(yōu)化搜索算法與第一性原理方法相結(jié)合的手段，成功地預(yù)測(cè)了能隙為1.09 eV的二維平面SiC2 硅碳石墨烯 (g-SiC2)材料。該材料由sp2雜化的C原子和Si原子構(gòu)成，結(jié)合能為0.41 eV/atom，處于勢(shì)能面上的全局最低點(diǎn)，比已知的同分異構(gòu)體pt-SiC2(由4配位sp3雜化的Si原子形成)從能量上來得更加穩(wěn)定，因此其單獨(dú)存在的可能性更大。此外理論預(yù)測(cè)其熔點(diǎn)位于3000到3500K之間，其衍生納米管的能隙（~1.09 eV）不隨手性、尺寸等變化，這些表明該材料具有很好的應(yīng)用潛力，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際著名雜志《納米快報(bào)》(Nano letters)上(2013，http://dx.doi.org/10.1021/nl403010s)，該項(xiàng)工作為二維碳基納米材料的結(jié)構(gòu)改性設(shè)計(jì)、能帶調(diào)控提供了重要的理論參考。