研究人員造出環[18]碳-C18分子

IBM和牛津的研究人員合作通過原子力顯微鏡制備并表征出環[18]碳-C18分子,解決了三十年前的問題(J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 6870),制備路線與結構式如下:

C18分子結構

參考文獻:Katharina Kaiser et al. An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon, Science (2019). DOI: 10.1126/science.aay1914

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IBM研究團隊和牛津大學團隊開始在銅基板頂上涂上一層相對惰性的氯化鈉。由于惰性反應,氯化鈉不會形成與頂部碳原子的共價鍵。首先,該團隊制作了“線性段”,然后構建了一個由十八個碳原子組成的環,由六個一氧化碳基團穩定。在那之后,這是一個小心地去除一氧化碳并希望即使沒有它們的“腳手架”也能保持碳原子連接的問題。通過向AFM的尖端施加電壓脈沖,可以成對地去除一氧化碳基團。

只要基材表面保持冷卻(大約零下450華氏度) – “環碳”環就足夠穩定,可以進行研究。它允許研究人員解決關于形成的一個揮之不去的問題:環是否完全由雙鍵形成,或通過交替的單鍵和三鍵形成。事實證明,后者是存在的。

然而,不只是理論正在被解決。通過演示。原子操縱可以融合碳環和環狀碳氧化物,研究人員提出,未來可以創造出大量富含碳的分子和其他形式。這可能為分子電子學鋪平了道路,在分子電子學中,分子用于制造電子元件,但其規模遠小于傳統的電子元件。通過這種方式,使用納米技術打破摩爾定律的新計算機有朝一日不僅可行,而且可能非常實用。