江湖流傳，《Nature》和《Science》，得一便可安天下。

有這樣一種物質(zhì)，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(huán)。

 

 

 

或許你聽過，由六元環(huán)，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(huán)，如圖1所示。

 

 

 

圖1. C 18 結(jié)構(gòu)式及其顯微鏡圖像

長期以來，科學(xué)家認為這種單叁鍵交替的碳環(huán)結(jié)構(gòu)僅有理論存在的可能性，這是由于自身結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，但仍有團隊通過多種方式堅持不懈于C18碳環(huán)的研究。近日，英國牛津大學(xué)的Przemyslaw Gawel團隊聯(lián)合瑞士蘇黎世IBM公司的Leo Gross團隊在自然科學(xué)領(lǐng)域頂級刊物《Science》上發(fā)表了名為“An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon”的快報，當(dāng)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(fù)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(huán)并去除羰基，得到純碳環(huán)結(jié)構(gòu)。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(jié)合掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）,一邊通過調(diào)節(jié)探針的微電流與微電壓刺激羰基的電離與四元環(huán)的開環(huán)，一邊通過顯微成像獲取精確的結(jié)構(gòu)信息。經(jīng)過長期的努力與探索，科學(xué)家最終得到了如圖1所示的C18碳環(huán)，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(shè)計提供思路。Davide Castelvecchi 在《Nature》上發(fā)表評論：認為該研究工作制備得到的C18碳環(huán)打開了新型環(huán)形結(jié)構(gòu)碳化學(xué)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