同濟(jì)大學(xué)官網(wǎng)發(fā)文稱，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院許維教授團(tuán)隊首次成功合成了分別由10個或14個碳原子組成的環(huán)形純碳分子材料。

　　據(jù)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(xiàn)形式取決于每個碳原子周圍與之成鍵的原子數(shù)目。

　　當(dāng)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(zhì)——鉆石；當(dāng)它和周圍三個原子成鍵時，則形成了質(zhì)軟黑色的石墨。

　　當(dāng)每個碳原子只和周圍兩個原子成鍵時，會形成環(huán)形純碳分子（即環(huán)型碳，Cn）。由于這種類型的碳結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，在自然界中并不存在，而人工合成又極具挑戰(zhàn)性。

　　2019年，IBM實(shí)驗(yàn)室與牛津大學(xué)研究團(tuán)隊制備出單個的環(huán)型碳C18，但對于更小的環(huán)型碳，由于尺寸太小其合成變得更具挑戰(zhàn)性。

　　在本研究中，團(tuán)隊創(chuàng)新性地設(shè)計了全鹵化萘（C10Cl8）和蒽（C14Cl10）兩種前驅(qū)體分子，將這兩種分子放在“手術(shù)臺上”（氯化鈉薄膜）并將其“麻醉”（液氦4.7 K凍住），而后利用STM針尖作為“手術(shù)刀”對其進(jìn)行“手術(shù)”（原子操縱），成功合成C10和C14。

　　不同于此前C18的聚炔型結(jié)構(gòu)，C10和C14均具有累積烯烴型的結(jié)構(gòu)。

　　許維教授表示，這項研究工作極大推動了環(huán)型碳領(lǐng)域的發(fā)展，合成的環(huán)型碳有望發(fā)展成為新型半導(dǎo)體材料，并在分子電子器件中有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　11月30日零點(diǎn)，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了該項科研成果。