中国科学院院士、中国科学院化学研究所（以下简称化学所）研究员李玉良手里握着一个玻璃小瓶子，里面装着少量黑色粉末。随着玻璃瓶的轻轻晃动，里面的粉末发出轻微沙沙声。大音希声，这些外观平平无奇的粉末讲述着它不平凡的诞生故事。
1998年至2009年的10多年间，李玉良带领科研团队攻坚克难、不惧失败，最终另辟蹊径，在世界上首次通过合成化学方法大规模制备出石墨炔薄膜，并用“石墨炔”对其进行命名。自此，石墨炔这种自然界不存在的物质第一次真实地呈现在人类面前，成为碳材料家族的一名新成员。
石墨炔的成功制备结束了化学方法不能制备全碳材料的历史，开创了人工合成新型碳同素异形体的先例，为碳科学开辟了新的领域和方向，也让中国科学家在碳材料这一全球科技前沿领域有了一席之地。如今，石墨炔已经在国际上产生了重要影响，而中国科学家也一直引领着该领域的发展。
作为地球上最常见的化学元素之一，碳原子的最外层有4个电子，因此每个碳原子可以与其他非金属原子形成4对共用电子对。这样的组合让碳原子具有独特的空间结构，能够形成多种复杂的分子结构，包括一维的线、棒和管状结构，二维的平面和层状结构，三维的球状结构等。结构的多样性往往引起物理和化学性质的不同，碳材料的新奇特性常常给科学家带来惊喜。
化学家用“杂化轨道理论”来描述碳和其他非金属原子之间的连接。碳原子有3种杂化方式，包括sp3、sp2和sp等。其中，金刚石是由sp3杂化的碳形成的，多个碳原子组成一个个四面体；石墨、富勒烯、碳纳米管和石墨烯等碳材料则是由sp2杂化的碳形成，许多碳原子组成二维平面结构。
1985年，英美科学家在探索宇宙空间星际尘埃的组分时，首次意外发现富勒烯（C60）。它成为人们已知的除了石墨和金刚石之外的碳的第三种同素异形体。全球科技界为之轰动。在物质科学“结构决定性质”的普遍认识下，科学家相信，新结构碳材料具有的全新物理和化学性质，一旦广泛应用将为人类社会带来重大变革。
在化学所，科研人员及时对这一领域进行了研究部署。在中国科学院院士朱道本的带领下，化学所科研团队在富勒烯的基础和应用基础方面开展了深入研究。实验室里，富勒烯最新研究进展常常是科研人员参与度最高的话题。正是在科研人员的共同努力下，进入千禧年，我国科学家在富勒烯研究方面取得了长足进步。
1998年前后，随着国内科研条件不断改善，国家科研实力逐渐增强。李玉良萌生出一个大胆的想法：“不管碳纳米管还是富勒烯，都是外国学者开创的。我们有没有可能做出一种中国人自己的碳材料，抢占新结构碳材料研究的先机？”当时，基于在国外工作和参加学术会议期间的一些亲身经历，李玉良深深感受到中国学者在国际上学术地位不高。
从1998年开始，在没有任何经验可以借鉴的情况下，李玉良带着七八个人的小团队，边干边探索。他们陆续尝试了高温固相合成、球磨、辅助两相和多相的界面生长等方法，却发现这些方法很难获得想要的目标产物，当时表征条件下的结构解析成为难以跨越的屏障。最令李玉良感到苦恼的是，当时落后的表征技术成为一大掣肘。
2004年，英国曼彻斯特大学的科研人员用透明胶带粘下一层层石墨层，获得一个碳原子厚度的石墨烯。随后，他们发现，单层石墨烯硬度高，却有很好的韧性，是当时已知导电性能最好的材料。常温下极高的电子迁移率，使石墨烯成为制造高速晶体管的希望所在。石墨烯的发现，极大地鼓舞了李玉良团队。
2004年8月，李玉良团队的实验终于迎来转机——经过多次反复实验，他们首次获得了具有sp杂化的聚丁二炔纳米线阵列。在聚丁二炔中，碳原子与碳原子之间以两种不同的化学键连接，具有“烯-炔”交替的特征。颇具特色的结构特征，让聚丁二炔成为全球科学家们追逐的“明星分子”。
2009年春季的一天，科研人员照常来到实验室上班。谁也没有想到，这一天成了碳材料历史上新的里程碑。位于化学所3号楼的实验室里，几位学生守着一台高分辨电镜，目不转睛盯着显示屏上不断变化的过程。一幅独特的图像展现出来，他们清楚地观察到碳原子整齐的排列和清晰的晶格。
这标志着中国科学家在国际上首次成功通过合成化学方法获得了新的碳同素异形体，石墨炔这种自然界不存在的物质第一次真实地呈现在人类面前，为碳材料家族增添了新成员。不久后，李玉良在课题组的组会上难掩内心的激动之情。他说：“‘石墨炔’已经诞生！以后我们课题组再也不用跟着做别人的材料了，我们一定要倍加珍惜做好我们自己的碳材料！”
2010年，这项成果发表后，引发国际科技界广泛关注。石墨烯发现者之一、诺贝尔奖得主、英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆给李玉良发来了电子邮件，希望在石墨炔领域进行合作，并写道：“石墨炔是过去两三年我一直渴望寻找的最完美的材料。”
“石墨炔是一种‘活’的碳材料。”李玉良介绍道，与传统sp2碳材料不同，石墨炔表面分布着无限多的π键，这意味着原子之间电子可以自由移动，让这种材料产生新奇性质。同时，石墨炔中的碳原子同时具有sp和sp2杂化，这使其表面电荷的分布非常不均匀，表面活性很高。
随后，基于这些基本认识，他们成功实现了石墨炔大面积、规模化制备，在10多年潜心研究的基础上提出了全新的“炔烯互变”“非整数电荷转移”“二维孔洞空间原子有序取代”“自扩充载流子通道”和“新模式化学能转换”等概念，拓宽了化学、材料、物理学等领域研究的发展空间。
这些原创性研究引领国际上众多科学家积极参与该领域研究，推动了碳材料科学的发展，并为碳材料研究带来了难得的机遇。同时，商业界也对石墨炔的应用充满了浓厚的兴趣。英国《纳米技术》杂志曾将石墨炔与石墨烯、硅烯共同列入未来最具潜力和商业价值的材料，并将石墨炔单列一章专门作了市场分析，认为其将在诸多领域得到广泛应用。
目前，石墨炔已经在催化、能源、光电、生命科学、新模式物质转化与能量转换等领域获得系列原创性成果。李玉良团队发现和建立了零价过渡金属原子催化体系，零价过渡金属原子催化新理念解决了催化领域长期没有解决的瓶颈问题，为推进新能源产业的快速发展作出了重要贡献。他们发现的Pd0/GDY催化体系实现了催化性能变革性突破，氨产率可达4450 μg NH3 mg Pd-1 h-1，是目前报道的最高的制氨产率催化剂。
一系列研究使常温常压下高选择性、高产率合成氨有可能变为现实。
让李玉良感到欣慰的是，“活”的石墨炔已经成为一个活跃的研究领域，而研究团队也实现了为“中国牌”碳材料代言的目标。26年前，曾经不甘“只能跟在人家后面做研究”的学术志向、宁愿坐“冷板凳”也要瞄准“制高点”的科研精神，让李玉良团队创制了石墨炔这一全新材料。而今，在碳材料的探索之路上，这种志向和精神依然激励着研究团队，向着新的“制高点”不断前行！