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別由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於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。

當每個碳原子只和周圍兩個原子成鍵時，會形成環形純碳分子（即環型碳，Cn）。由於這種類型的碳結構極不穩定，在自然界中並不存在，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製備出單一的環型碳C18，但對於較小的環型碳，由於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徵

在本研究中，團隊創新地設計了全鹵化萘（C10Cl8）和蒽（C14Cl10）兩種前驅體分子，將這兩種分子放在「手術台上」（氯化鈉薄膜）並將其“麻醉」（液態氦4.7 K凍住），而後利用STM針尖作為「手術刀」對其進行「手術」（原子操縱），成功合成C10和C14。

不同於先前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，這項研究工作極大地推動了環型碳領域的發展，合成的環型碳有望發展成為新型半導體材料，並在分子電子元件中有著廣闊的應用前景。

11月30日零點，國際頂尖學術期刊《自然》在線上發表了此科研成果。

論文連結：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06741-x