近日，碳家族又有新成員「環碳」，科學家們首次成功合成純碳環，該科研成果首次被頂級的學術期刊《Science》發表後，《Nature》隨後以頭條新聞的形式進行了報導。
這項工作是牛津大學化學系與IBM蘇黎世研究實驗室合作的一項成果，科學家們採用了溼化學方法來製備了該新的碳環材料：
他們首先合成了一個環碳前體CO（如下圖），其中有一個由18個碳原子組成的環。這種氧化碳前體呈三角形，除了18個碳原子外，它還連著6個一氧化碳（CO）基團，在三角形的三個角上分別聚集著兩個這樣的基團，增加了分子的穩定性。科學家利用AFM將這種前體分子放置在薄薄的鹽膜上。然後對AFM的尖端施加的電壓脈衝，將CO從結構中剔除了出去。在此過程中，它們得到了去除了2個和4個CO的中間體CO和CO。最終，得到了除去所有6個CO的環碳C。由左至右：前體分子CO、中間體CO、CO，以及最後徹底除去CO的C，底部一行顯示的是原子力顯微鏡（AFM）的數據。
通過原子力顯微鏡的結果，也可以看到環碳的具體結構為： 18 個碳原子通過交替的單鍵和叄鍵連接而成。
環碳對於生活的影響
碳族材料對於人類的生活有重要意義，從早期的金剛石，到中世紀的石墨，再到最近20年所發現的富勒烯，碳納米管、石墨烯和石墨炔等新興碳材料，不僅在諾貝爾獎中頻頻亮相，對於人類的生活也產生了重要影響。
比如石墨烯，被業內成為「黑金」、「新材料之王」，甚至被譽為「徹底改變21世紀的黑科技」，從2004年發現至今，十多年的研究成果表明：石墨烯在柔性顯示、新能源電池、超級電容、電子信息技術、航天技術、生物醫藥、生活日用等領域有著非凡的應用潛力。
對於最新誕生的「環碳」，又將會如何改變人類的生活呢？
其實，科學家們也發現，交替的化學鍵類型很有趣，因為它們被認為賦予了碳鏈和碳環以半導體的性質。這意味著類似的碳直鏈結構可能可以成為分子級別的電子元件，包括電晶體等有用組件。
電子信息領域一直是人類不斷創新的領域，如果真的能夠將環碳分子用於研製電子和納米器件，並且產生令人滿意的性能，那麼這一碳材料又將旋起一股黑科技之風。
對於環碳應用的最大挑戰，莫過於其規模製備的難度，現在的製備工藝一次只能生產一個分子，科學家們還需要繼續嘗試其他可能有更多產量的技術。
期待著環碳材料改變人類生活的那一天早點到來。各位，你期待嗎？
--
如果你喜歡我的文章，歡迎關注我的百家號：笑乙哥。定期更新內容，笑乙哥，笑一個，和你一起笑對人生，更懂生活。百家號所有文章均為原創，未經授權，嚴禁搬運，合作私信。