科学家制造了一个18个碳原子的稳定环碳环: 这就是为什么它很重要

牛津大学和IBM研究的科学家团队成功创建了cyclo[18] 碳 (C18)，这是由18个碳原子制成的最小的环碳碳，被预测为热力学稳定的碳环。先进的显微镜技术已经提供了相同的图像来证明结构。

美国科学促进协会在科学杂志上发表的研究论文以及牛津大学网站上的博客文章中描述了这项研究。

为什么一个稳定的环很重要

碳可以以多种构型排列，其中一种这样的形式是环 [n] 碳，它是与每个仅由碳原子组成的碳原子键合的环。碳通过同素性，性质的元素以两种或两种以上的形式存在于相同的物理状态中，可以作为金刚石、石墨、富勒烯等具有不同物理化学性质的形式存在。

当环中的每个碳原子与其他三个碳原子键合时，它是相对较软的石墨，而仅添加一个键，它就成为已知的最坚硬的矿物之一-金刚石。当60个碳原子以足球形状键合在一起时，您会得到布基球。

然而，直到现在为止，还没有实现一个碳原子环，其中每个原子仅与另外两个碳原子键合，因为它们由于其高反应性而无法分离或在结构上表征。过去的尝试导致气态碳环一旦形成就会消散。

他们是如何做到这一点的

研究人员能够通过从环碳氧化物分子C24O6 (其中18个碳原子与六个一氧化碳键合的三角形环碳氧化物化合物) 中消除一氧化碳来生产C18化合物。当他们将这种混合物转移到铜板 (Cu) 上的一层氯化钠 (NaCl) 上时，他们使用了原子操纵，该铜板在5开尔文的真空室中冷却。

这提供了一个惰性表面，该表面保持结构稳定，其中化合物是通过消除结构上的一氧化碳 (CO) 分子而形成的，仅留下碳原子环，其后是碳原子的多晶结构，具有交替的三重和单键。

拆除脚手架制作戒指并不像听起来那么简单。研究人员在他们的论文中写道: “我们从C24O6中除去了所有六个CO部分，产率为13%，通常会产生环状分子。”

接下来是什么？

环 [n] 碳的结构一直是关于碳原子是仅通过双键连接还是通过交替的单键和三键连接的环中的长期争论。通过高分辨率原子力显微镜对环 [18] 碳进行表征，揭示了具有定义的三键和单键交替位置的多晶结构。

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对这种cyclocarbon结构的研究表明，它可以作为半导体。这意味着它在电子产品中具有潜在的用途。这种同素异形体的高反应性，使环碳原子如此难以分离的特性，可用于制造其他碳同素异形体和富碳材料。

研究人员写道: “我们的结果为cyclocarbon的结构提供了直接的实验见解，并为通过原子操纵创造其他难以捉摸的富含碳的分子开辟了道路。”