快科技 12 月 1 日消息，同濟大學官網發文稱，該校材料科學與工程學院許維教授團隊首次成功合成了分别由 10 個或 14 個碳原子組成的環形純碳分子材料。
據介紹，碳是一種常見的非金屬元素，碳材料在自然界中有多種形式，其具體外在表現形式取決于每個碳原子周圍與之成鍵的原子數目。
當每個碳原子和周圍四個原子成鍵時，就形成了自然界中天然存在的堅硬透明的物質——鑽石；當它和周圍三個原子成鍵時，則形成了質軟黑色的石墨。
當每個碳原子隻和周圍兩個原子成鍵時，會形成環形純碳分子（即環型碳，Cn）。由于這種類型的碳結構極不穩定，在自然界中并不存在，而人工合成又極具挑戰性。
2019 年，IBM 實驗室與牛津大學研究團隊制備出單個的環型碳 C18，但對于更小的環型碳，由于尺寸太小其合成變得更具挑戰性。
環型碳 C10 和 C14 的表面合成策略與化學結構表征
在本研究中，團隊創新性地設計了全鹵化萘（C10Cl8）和蒽（C14Cl10）兩種前驅體分子，将這兩種分子放在 " 手術台上 "（氯化鈉薄膜）并将其 " 麻醉 "（液氦 4.7 K 凍住），而後利用 STM 針尖作爲 " 手術刀 " 對其進行 " 手術 "（原子操縱），成功合成 C10 和 C14。
不同于此前 C18 的聚炔型結構，C10 和 C14 均具有累積烯烴型的結構。
許維教授表示，這項研究工作極大推動了環型碳領域的發展，合成的環型碳有望發展成爲新型半導體材料，并在分子電子器件中有着廣闊的應用前景。
11 月 30 日零點，國際頂級學術期刊《自然》在線發表了該項科研成果。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06741-x
