江湖流传，《Nature》和《Science》，得一便可安天下。

有这样一种物质，刚被《Science》报道，就登上了《Nature》头条新闻。

它，就是全球首例！单叁键交替C18碳环。

 

 

 

或许你听过，由六元环，sp2杂化碳原子组装形成的金刚石、石墨烯、碳纳米管和C60，但你绝想不到，这个世界上还存在单叁键交替，仅由sp杂化碳原子形成的C18碳环，如图1所示。

 

 

 

图1. C 18 结构式及其显微镜图像

长期以来，科学家认为这种单叁键交替的碳环结构仅有理论存在的可能性，这是由于自身结构的不稳定性，但仍有团队通过多种方式坚持不懈于C18碳环的研究。近日，英国牛津大学的Przemyslaw Gawel团队联合瑞士苏黎世IBM公司的Leo Gross团队在自然科学领域顶级刊物《Science》上发表了名为“An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon”的快报，当日便登上了同样是顶级刊物的《Nature》的新闻版面。

Przemyslaw Gawel团队通过如图2所示的复杂的有机合成步骤，得到了C18氧化物，而接下来研究者面临的问题是如何去除开环并去除羰基，得到纯碳环结构。在Leo Gross团队的帮助下，研究者们找到了解决方案，即将样品放置于存在单层氯化钠的高真空腔体中，通过结合扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）,一边通过调节探针的微电流与微电压刺激羰基的电离与四元环的开环，一边通过显微成像获取精确的结构信息。经过长期的努力与探索，科学家最终得到了如图1所示的C18碳环，并获得了分子-原子级别清晰的显微镜照片。

 

 

 

图2. C18氧化物有机合成路线与方法

显然，该研究工作为碳的同素异形体的分子-原子级别设计提供思路。Davide Castelvecchi 在《Nature》上发表评论：认为该研究工作制备得到的C18碳环打开了新型环形结构碳化学物的大门，有望进一步用于制备分子尺度晶体管，有朝一日可能会用于电子和其他纳米器件。

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/early/2019/08/14/science.aay1914