两层石墨烯间的强共价键合

我们表明，当两层石墨烯直接堆叠（AA 堆叠）且层间距为 0.156 nm 时，会形成强化学键。同时，面内 C-C 键显著减弱，从部分双键（0.141 nm）变为单键（0.154 nm）。这种石墨烯双层的多晶型形式相对于在较大间距（0.335 nm）下由范德华力结合的形式是亚稳态的，其活化能为 0.16 eV/cell。类似于六棱柱烷（hexaprismane）中发现的结构，C 原子在混合了 90^{0} 和 120^{0} 角的几何构型中形成四个单键。层间中间间距可在外部各向异性应力下稳定，表现出丰富的电子结构：从范德华距离处的半金属，到压缩时的金属，再到亚稳态最小值处的宽禁带半导体。