碳材料家族又添兩位新成員

[本刊訊] 同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院許維教授團(tuán)隊(duì)首次成功合成了分別由10個(gè)或14個(gè)碳原子組成的環(huán)形純碳分子材料，相關(guān)研究成果于2023年11月30日在線發(fā)表在《自然》（Nature）上。

碳材料在自然界中存在多種形式，其具體外在表現(xiàn)形式取決于每個(gè)碳原子周?chē)c之成鍵的原子數(shù)目。當(dāng)每個(gè)碳原子只和周?chē)鷥蓚€(gè)原子成鍵時(shí)，會(huì)形成環(huán)形純碳分子。該結(jié)構(gòu)具有很高的反應(yīng)活性且極不穩(wěn)定，在自然界中并非天然存在，而人工合成又極具挑戰(zhàn)性。

該研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了全鹵化萘和蒽兩種前驅(qū)體分子，并將其放在“手術(shù)臺(tái)”（氯化鈉薄膜）上進(jìn)行“麻醉”（被液氦凍住），而后利用掃描隧道顯微鏡針尖作為“手術(shù)刀”對(duì)其進(jìn)行“手術(shù)”（原子操縱），進(jìn)而誘導(dǎo)兩種分子完全脫鹵并伴隨發(fā)生逆伯格曼開(kāi)環(huán)反應(yīng)，最終成功合成了兩種芳香性環(huán)型碳C10和C14。該研究工作極大地推動(dòng)了環(huán)形碳領(lǐng)域的發(fā)展，提出的表面合成策略有望成為一種合成系列環(huán)形碳的普適性方法。同時(shí)，合成的環(huán)形碳有望發(fā)展成為新型半導(dǎo)體材料，并在分子電子器件中有著廣闊的應(yīng)用前景。

（馨 婭）