碳結構一般為六角形結構，有時摻雜一些五邊形，而五邊形的石墨烯則是完全由五邊形組成的二維碳結構。北京大學應用物理與技術研究中心王前教授課題組及其合作者于2015年新年伊始在美國科學院院刊Proceedings of National Academy of Science （PNAS）上發表了題為 “Penta-graphene: A New Carbon Allotrope” 的研究論文。

　　這種新發現的五邊形石墨烯是一種單層片狀碳結構的材料，類似于開羅街道鋪設的瓷磚，具有熱穩定性和機械穩定性。這種以碳五元環為結構基元構成的二維結構，可望成為一種全新的碳材料；一旦制備出來，可能在納米尺度的電子和機械器件中找到廣泛的用途，因此引起了“維基百科”等很多科學網站的報道和評論。

　　作為弗吉尼亞聯邦大學人文與科學學院物理系的特聘教授，論文的高級作者--Puru Jena博士指出：“目前已發現的碳結構主要包括富勒烯、碳納米管和石墨烯三種，各自具有獨特的結構。五邊形的石墨烯就屬于該類。”

五邊形的石墨烯

　　碳材料是材料科學研究的前沿。碳原子由于其獨特的電子構型和較小的原子半徑，成鍵與雜化方式靈活多樣，因此具有多種結構和性能迥異的同素異形體。從古老的石墨、金剛石到新近發現的富勒烯、碳納米管和石墨烯乃至石墨炔，碳材料的研究不僅促進了材料科學的發展，也推動了高壓技術和納米技術的進步，探索發現新的碳結構是碳材料研究的熱點問題之一。 1996年的諾貝爾獎授予了三位發現C60富勒烯的科學家，2010年的諾貝爾獎授予了二位發現碳的二維新結構-石墨烯的科學家。 從結構上看，C60是由20個碳六元環和12個碳五元環連接而成的足球狀空心籠子；而石墨烯是以碳六元環為單一結構基元而構成的二維單原子層。此前已經發現的碳材料大多是以碳六元環作為主要結構基元而構成，除最小的富勒烯C20分子以外，僅以碳五元環為結構基元而構成的碳材料尚未發現。

　　北京大學教授、弗吉尼亞聯邦大學副教授，王前博士是在與丈夫在北京餐館里就餐時注意到餐館墻上描繪開羅街頭五邊形瓷磚的作品。在告訴丈夫這幅作品僅由五邊形的結構構成后，王前博士將這幅作品拍照并寄給學生，并對他們說：“我認為我們實驗室也可以做出這種五邊形的碳結構，理論上這種結構具有穩定性，但是需要仔細地檢查。”學生最終做出了這種五邊形的碳結構。事實證明，這種五邊形的碳結構很漂亮也很簡單。