江湖流傳，《Nature》和《Science》，得一便可安天下。

有這樣一種物質，剛被《Science》報道，就登上了《Nature》頭條新聞。

它，就是全球首例！單叁鍵交替C18碳環。

 

 

 

或許你聽過，由六元環，sp2雜化碳原子組裝形成的金剛石、石墨烯、碳納米管和C60，但你絕想不到，這個世界上還存在單叁鍵交替，僅由sp雜化碳原子形成的C18碳環，如圖1所示。

 

 

 

圖1. C 18 結構式及其顯微鏡圖像

長期以來，科學家認為這種單叁鍵交替的碳環結構僅有理論存在的可能性，這是由于自身結構的不穩定性，但仍有團隊通過多種方式堅持不懈于C18碳環的研究。近日，英國牛津大學的Przemyslaw Gawel團隊聯合瑞士蘇黎世IBM公司的Leo Gross團隊在自然科學領域頂級刊物《Science》上發表了名為“An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon”的快報，當日便登上了同樣是頂級刊物的《Nature》的新聞版面。

Przemyslaw Gawel團隊通過如圖2所示的復雜的有機合成步驟，得到了C18氧化物，而接下來研究者面臨的問題是如何去除開環并去除羰基，得到純碳環結構。在Leo Gross團隊的幫助下，研究者們找到了解決方案，即將樣品放置于存在單層氯化鈉的高真空腔體中，通過結合掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）,一邊通過調節探針的微電流與微電壓刺激羰基的電離與四元環的開環，一邊通過顯微成像獲取精確的結構信息。經過長期的努力與探索，科學家最終得到了如圖1所示的C18碳環，并獲得了分子-原子級別清晰的顯微鏡照片。

 

 

 

圖2. C18氧化物有機合成路線與方法

顯然，該研究工作為碳的同素異形體的分子-原子級別設計提供思路。Davide Castelvecchi 在《Nature》上發表評論：認為該研究工作制備得到的C18碳環打開了新型環形結構碳化學物的大門，有望進一步用于制備分子尺度晶體管，有朝一日可能會用于電子和其他納米器件。

原文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/early/2019/08/14/science.aay1914