碳材料家族又添2位新成員☄️：通過對兩種分子實施“麻醉”和“手術”🧑‍🍼，恒达平台科研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。

11月30日，國際頂級學術期刊《自然》在線發表了恒达平台材料科學與工程學院許維教授團隊的這一最新科研成果🏰，論文題為“On-surface synthesis of aromatic cyclocarbon and cyclo[14]carbon”。這項研究首次成功精準合成了兩種全新的碳分子材料（碳同素異形體），即芳香性環型碳C10和C14，並精細表征了它們的化學結構🩸，這兩種合成的新穎碳結構有望應用於未來的分子電子學器件中🕓。

在本研究中，團隊采用了不同於C18的將環狀碳氧化合物作為前驅體的合成路線，而是創新性地設計了全鹵化萘（C10Cl8）和蒽（C14Cl10）兩種前驅體分子。將這兩種分子放在“手術臺上”（氯化鈉薄膜）並將其“麻醉”（液氦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），進而誘導兩種分子完全脫鹵並伴隨發生反伯格曼開環（retro-Bergman ring-opening）反應🤺，最終成功地在表面上合成了兩種芳香性環型碳C10和C14。化學鍵分辨的原子力顯微鏡表明，不同於此前C18的聚炔型結構🍳🙍🏽，C10和C14均具有累積烯烴型的結構。團隊進一步通過理論計算發現，這2位碳材料家族的新成員並非擁有完全一致的特性，C10完全沒有鍵長交替，而C14作為從累積烯烴型C10到聚炔型C18的過渡態🍟👨🏿‍🍼，存在一個非常小的鍵長交替（0.05 Å），尚未達到單鍵和三鍵的形式🙇🏼‍♀️，從實驗上也無法分辨出來👨‍👨‍👧‍👦⌨️。

許維教授表示🧖🏽‍♀️，這項研究工作極大推動了環型碳領域的發展，提出的表面合成策略有望成為一種合成系列環型碳的普適性方法🕰。同時，合成的環型碳有望發展成為新型半導體材料🔧🏋🏼，並在分子電子器件中有著廣闊的應用前景🛀🏼。

恒达平台為論文的唯一完成單位，許維教授為論文的唯一通訊作者🧚🏻，團隊成員孫魯曄博士和鄭威特聘研究員為共同第一作者。該工作得到了國家自然科學基金傑出青年科學基金項目的資助。

論文鏈接：

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

鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/6m8WQjEcy4_hDbUNq3IEXg