碳结构一般为六角形结构，有时掺杂一些五边形，而五边形的石墨烯则是完全由五边形组成的二维碳结构。北京大学应用物理与技术研究中心王前教授课题组及其合作者于2015年新年伊始在美国科学院院刊Proceedings of National Academy of Science （PNAS）上发表了题为 “Penta-graphene: A New Carbon Allotrope” 的研究论文。

　　这种新发现的五边形石墨烯是一种单层片状碳结构的材料，类似于开罗街道铺设的瓷砖，具有热稳定性和机械稳定性。这种以碳五元环为结构基元构成的二维结构，可望成为一种全新的碳材料；一旦制备出来，可能在纳米尺度的电子和机械器件中找到广泛的用途，因此引起了“维基百科”等很多科学网站的报道和评论。

　　作为弗吉尼亚联邦大学人文与科学学院物理系的特聘教授，论文的高级作者--Puru Jena博士指出：“目前已发现的碳结构主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯三种，各自具有独特的结构。五边形的石墨烯就属于该类。”

五边形的石墨烯

　　碳材料是材料科学研究的前沿。碳原子由于其独特的电子构型和较小的原子半径，成键与杂化方式灵活多样，因此具有多种结构和性能迥异的同素异形体。从古老的石墨、金刚石到新近发现的富勒烯、碳纳米管和石墨烯乃至石墨炔，碳材料的研究不仅促进了材料科学的发展，也推动了高压技术和纳米技术的进步，探索发现新的碳结构是碳材料研究的热点问题之一。 1996年的诺贝尔奖授予了三位发现C60富勒烯的科学家，2010年的诺贝尔奖授予了二位发现碳的二维新结构-石墨烯的科学家。 从结构上看，C60是由20个碳六元环和12个碳五元环连接而成的足球状空心笼子；而石墨烯是以碳六元环为单一结构基元而构成的二维单原子层。此前已经发现的碳材料大多是以碳六元环作为主要结构基元而构成，除最小的富勒烯C20分子以外，仅以碳五元环为结构基元而构成的碳材料尚未发现。

　　北京大学教授、弗吉尼亚联邦大学副教授，王前博士是在与丈夫在北京餐馆里就餐时注意到餐馆墙上描绘开罗街头五边形瓷砖的作品。在告诉丈夫这幅作品仅由五边形的结构构成后，王前博士将这幅作品拍照并寄给学生，并对他们说：“我认为我们实验室也可以做出这种五边形的碳结构，理论上这种结构具有稳定性，但是需要仔细地检查。”学生最终做出了这种五边形的碳结构。事实证明，这种五边形的碳结构很漂亮也很简单。