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　　本文旨在寻找稳定的二维碳异构体，并探索其在电子和光电子应用中的潜在作用。为了实现这一目标，研究者进行了密度泛函理论计算，并提出了一种将吲哚并蒂花苯（AK）融入石墨烯的新型方法。研究结果表明，在适当的相对位置上引入AK单元可以打开0.54电子价带隙，并产生0.80电子似带隙，这在2D碳异构体中是罕见的。为了验证这一发现，研究者展示了通过合成的AKC和PAK材料的结构，并分析了它们的电子带结构和有效载流子质量。结果显示，这些材料在多个带隙范围内表现出半导体特性，具有轻型载流子，这对于光电子器件具有潜在的重要意义。此外，研究者还展示了将这些材料与硼氮化物衍生物相比较，表明它们在带隙调控和载流子特性方面的优势。最后，通过绘制PBE凸包图，研究者说明了这些材料的稳定性。相关图文如下：

　　图 12D 吲哚并蒂花苯碳（AKC）。a 吲哚并蒂花苯（AK）分子叠加在石墨烯晶格上。b–d AKC 半导体，按照PBE能量递增顺序排列，e–h AKC 半金属和金属，按照PBE能量递增顺序排列。在图（b）–（h）中，材料使用方程（1）中的AKC-[n,m]命名法标记。能量以每个石墨烯原子上方的eV/原子显示在右下角。在所有面板中，五边形和七边形分别用红色和蓝色显示。AK单元内的花环单元以灰色显示，而石墨矩阵以白色显示。石墨矩阵的晶格矢量由黑色箭头表示，而材料的晶胞显示为绿色。

　　图 2吲哚并蒂花苯碳（AKC）及其对应的多孔吲哚并蒂花苯（PAK）和多孔石墨烯（PG）。（a）AKC-[3,3]，（b）PAK-[3,3]和（c）PG-[3,3]材料的PBE优化结构。五边形和七边形分别用红色和蓝色显示。AK单元内的花环单元以灰色显示，而石墨矩阵以白色显示。d–f 三种材料的相应HSE电子能带结构图。在能带结构图（d–f）中，蓝线和橙线分别表示价带和导带。在AKC-[3,3]的能带结构图（d）中，圆圈标记轨道图的位置：g价带，h费米能级上方的导带，i第二能隙上方的导带。在（g）–（i）中，黄色和蓝色分别显示Γ点处真实电子波函数的正区域和负区域。电子波函数的等值面值为3 × 10-5。

　　本文通过将吲哚蓝衍生物引入石墨烯晶格中，成功地设计出了一系列稳定的二维碳材料，这些材料具有多样的电子性质，包括半导体、Dirac锥半金属和金属特性。特别地，研究人员发现，通过适当放置吲哚蓝单元，可以在材料中生成次能隙，这在二维碳材料中是罕见的现象。这一发现为二维材料在光电子应用中的应用提供了新的可能性。此外，本研究还展示了通过调整碳材料的结构，例如引入杂质、掺杂、钝化和应变等手段，可以进一步调节材料的性质。这为研究人员提供了一种新的方法，通过工程化设计稳定的多带隙半导体，从而扩展了碳纳米材料在电子和光电子应用中的潜在应用范围。