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这项研究不简单 | Science及Nature轮番点评,全球首次制造出18环形碳环

来 源:iNature
发布时间:2019-08-22

碳就是一个是“变形金刚”:当它的原子与四个邻碳结合时,它就会变成钻石;通过三个键,它可以转换为片状石墨或石墨烯,3D纳米管,甚至是足球形状的巴基球。但是到目前为止,还没有人把每个碳只拥有两个邻碳的稳定安排放在一起。

2019年8月15日,Katharina Kaiser等人在Science在线发表题为“An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon”的研究论文,该研究通过从环氧化碳分子C24O6中除去一氧化碳,在5开尔文的Cu(111)上的双层NaCl上使用原子操作产生环[18]碳(C18)。通过高分辨率原子力显微镜表征环[18]碳揭示了具有确定的交替三键和单键位置的多环结构。 环碳和环碳氧化物的高反应性允许通过原子操作诱导分子之间的共价偶联,为从环碳合物分子的聚结合成其他碳同素异形体和富碳材料开辟了道路。

总之,碳环也具有高活性,允许研究人员将其与其他碳和氧环融合。这已经导致另一种新型化合物,它已经打开了大量新型环形结构的大门,有朝一日可能会用于电子和其他纳米器件。

最后Science及Nature分布发表了题为"Carbon atoms marry to form first-ever ring"及"Chemists make first-ever ring of pure carbon"的点评文章,高度赞赏了该研究成果。



碳就是一个是“变形金刚”:当它的原子与四个邻碳结合时,它就会变成钻石;通过三个键,它可以转换为片状石墨或石墨烯,3D纳米管,甚至是足球形状的巴基球。但是到目前为止,还没有人把每个碳只拥有两个邻碳的稳定安排放在一起。

但碳也可以与两个附近的原子形成键。康奈尔大学诺贝尔化学奖获得者Roald Hoffmann 和其他人长期以来推测这将导致纯碳链原子链。每个原子可能在每一侧形成双键 - 意味着相邻的原子共享两个电子 - 或者一侧是三键而另一侧是单键。各种团队已经尝试基于这种模式合成环或链。

但由于这种类型的结构比石墨烯或金刚石更具化学反应性,因此它不太稳定,特别是在弯曲时,英国牛津大学的化学家Przemyslaw Gawel说。合成稳定的链和环通常需要包含除碳之外的元素。一些实验暗示在气体云中产生全碳环,但他们无法找到确凿的证据。

但是现在,找到了实锤的证据。瑞士和英国的化学家开始时是一个由18个碳原子组成的三角形环,每个角上有两个一氧化碳(CO)基团以提供稳定性。化学家然后使用原子力显微镜的尖端来消除CO组,最终将它们全部移除以产生它们的18碳环,这种被称为环碳的新分子是最小的理论上稳定的碳环。

碳环也具有高活性,允许研究人员将其与其他碳和氧环融合。这已经导致另一种新型化合物,它已经打开了大量新型环形结构的大门,有朝一日可能会用于电子和其他纳米器件。

参考信息:

https://www.nature.com/articles/d41586-019-02473-z

https://www。sciencemag。org/news/2019/08/microscopic-ring-carbon-upending-how-element-relates-its-neighbors

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

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