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热学性质：石墨烯是一种稳定的材料。发现石墨烯以前，所有的物理学家认为，热力学涨落不可能允许有任何二文晶体在有限温度下能存在。所以，它的被发现立刻震撼了凝聚态物理界。虽然在理论和实验界认为完美的二文结构不可能在非绝对零度下稳定存在,但单层石墨烯在实验中被制备出来。石墨烯由碳原子按751边形晶格整齐排布而形成的碳单质，结构是非常稳定。目前为止，研究人员仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，既是751边形晶格中的碳原子全都没有发现丢失或发生移位。碳原子间的连接非常柔韧，当外部机械力施加时，碳原子面就会弯曲变形。所以，碳原子就不会需要重新排列来适应外力，这样也就能保持了结构的稳定。
1.4.3 石墨型C4N3（g-C4N3）的研究发展
半金属材料作为一种新型的功能自旋电子学材料，具有新型的能带结构，近年来备受关注。它在上世纪80年代被荷兰Rob de Groot等人[6]发现。这种半金属材料以电子的两种自旋为特征，具有两个不同的自旋子能带，一种自旋取向的电子的能带结构呈现金属性，而另一反向自旋电子能带结构呈现半导体或绝缘体性，即费米能级位于价带和导带之间[7]。自旋电子学旨在开拓除逻辑和存储设备电荷之外的电子自旋，这将引发一场在信息处理进程中的革命[13]在这一领域的研究中，最关键性的创新就是 在费米能级处自旋极化电流的100%产生，而一种能将电流导入到单自旋通道的半金属材料恰能满足这样的要求[14,15]
自旋电子学旨在开拓除逻辑和存储设备电荷之外的电子自旋，这将引发一场在信息处理进程中的革命[11]。在这一领域的研究中，最关键性的创新就是 在费米能级处自旋极化电流的100%产生，而一种能将电流导入到单自旋通道的半金属材料恰能满足这样的要求[12,13]。到目前为止，半金属已在一些材料中有出现[4，5]，如金属-DNA复合物[16]，过渡金属掺杂的稀磁半导体等[7]。这些材料中，过渡金属被认为是这些材料体现半金属特征的原因[8,9]。然而，包含过渡金属的系统不太可能与许多现已成熟的技术相容，因为现有的这些技术都主要依赖主族半导体。此外，过渡金属原子的大量自旋耦合会导致较短的自旋弛豫时间，极大地影响自旋电子器的性能。
最近，一层石墨，即，二文的石墨烯由于其独特的电子性质，已经吸引了相当多的研究者的关注[12]。当石墨切割成一文石墨烯纳米带，锯齿边上由于有限尺寸效应会产生磁性[13]。关于锯齿型石墨烯纳米带磁性的一个有趣的应用就是如Berkeley研究组预测的那样：在电场存在下的新型半金属。这开辟了新一代无金属自旋电子学发展的一个令人兴奋的途径[14,15]。然而，所需的面内电场过强，无法从实验中获得。当然也有一些新的策略被提出来以实现这样的无金属、半金属的利用[16,23]。Kan 和 Dutta 等人预测过锯齿型石墨烯纳米带的有机小分子中含半金属[16,19]，虽然这些方法都成功的在无电场的情况的展现了半金属，但是都仍然是不切实际的，因为控制官能团的位置很困难。氢化的的石墨烯也曾被报道有铁磁性产生[20,21]，但基于现有的技术来说，加氢实验的实现仍然是一个巨大的挑战。最近的研究发现，铁电体的聚合物是被物理吸附到石墨烯上的，半金属态和绝缘之间的切换是可以实现的[22]。混合C／BN纳米管[23]也被预测是半金属，由于其内在的化学势差处于两个边界之间 [ 24 ]。我们的团队也报道了一种新的在有限长度的碳纳米管的纳米点[25]，及空位包含的h-BN单层[ 26 ]。尽管有许多有趣的研究，无金属、半金属还没有在任何的预测系统中有过相关的实验报告[10]。可能的原因是，所有C／BN基化合物中的半金属的理论预测需要仔细选择掺杂[16,19]或需要强烈的外部电场[14,15,25] ，这样的实验合成基本上是无法实现的。