单层石墨炔（Graphynes），尤其是具有六角对称性的单层石墨双炔的制备及其电子结构的研究一直是石墨炔研究领域的难点。研究者不仅希望从实验上验证其单层结构的稳定性以及理论预测的天然带隙，更希望借此拓展二维碳基电子学的研究。然而由于碳碳三键的高化学活性，由表面在位反应来制备单层六角对称性的石墨双炔的努力面临很大的挑战，其困难不仅在于前驱体分子的合成和表面副反应的抑制，更困难的是控制二维双炔结构的生长。

近日，苏州大学迟力峰院士，张海明教授和德国马克斯-普朗克高分子研究所Klaus Müllen教授合作，通过在Au(111)表面利用烷烃脱氢偶联成功合成了具有六角对称性的大核石墨双炔（六苯并冠核石墨双炔，HBC-GDY）。该方法包含两个重要步骤：一是通过平面化六苯基苯（HPB）前体从而引入大的 HBC 核，二是通过乙基取代基偶联形成丁二烯连接后经深度脱氢制备丁二炔基团。将双炔基团的生成置于二维网络结构生长之后，从而避免了三键的高化学活性带来的复杂反应。脱氢偶联过程通过键分辨扫描探针显微镜进行监测，结合密度泛函理论模拟，从而提供一个全面的反应机理。另外，利用扫描隧道谱（STS）揭示了单层HBC-GDY纳米片的电子性质。

首先，作者对HPB-Et前驱体在表面沉积和热退火后的产物进行了原位扫描探针显微镜研究。结合高分辨实验观测，发现了两种分子间连接类型：头对头偶联形成丁二炔基（类型2）和头对尾偶联形成（gem）-1,3-丁二烯或苯环（类型1）。

然后，作者为了制备高质量二维HBC-GDY网络，将0.2 ML的HPB-Et沉积在预热至400 ℃的Au(111)表面上，首先制备了二维丁二烯连接的HBC网络，进一步通过长时间高温退火将二维网络中的丁二烯脱氢转化为丁二炔，从而制备了高质量二维HBC-GDY网络。结合DFT计算发现，当分子的迁移和乙烯基的抬起不受动力学和几何限制时，丁二烯基团的形成具有能量优势。

最后，HBC-GDY纳米片在Au(111)表面的制备揭示了其固有的电子结构，STS测量显示其带隙为2.8 eV，反映了丁二炔连接基团和HBC核心之间的π电子离域，表明分子间电子共轭增强。HBC-GDY纳米片的半导体特性毋庸置疑。

该工作通过HPB-Et的热诱导逐步脱氢反应，展示了HBC-GDY纳米片的表面合成。结合理论与实验以评估脱氢过程机制，提出了丁二炔形成的路径。通过引入乙基取代基并利用其在表面的后续转化，建立了一种构建大核石墨双炔二维网络结构的新方法，并为单层石墨炔网络的合成提供了新思路。