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光明日報上海12月3日電（記者孟歆迪）碳材料家族又添兩位新成員：通過對兩種分子實施“麻醉”和“手術(shù)”，同濟大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院許維教授團隊首次成功合成分別由10個或14個碳原子組成的環(huán)型純碳分子材料。日前，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了這一最新科研成果，論文題為《表面合成芳香性環(huán)型碳C10和C14》。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(huán)型碳C10和C14，并精細表征了它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)，這兩種合成的新穎碳結(jié)構(gòu)有望應(yīng)用于未來的分子電子學(xué)器件中。
在研究中，團隊采用了不同于C18的將環(huán)狀碳氧化合物作為前驅(qū)體的合成路線，創(chuàng)新性地設(shè)計了全鹵化萘（C10Cl8）和蒽（C14Cl10）兩種前驅(qū)體分子。將這兩種分子放在“手術(shù)臺上”（氯化鈉薄膜）并將其“麻醉”（液氦4.7K凍?。?，而后利用STM針尖作為“手術(shù)刀”對其進行“手術(shù)”（原子操縱），進而誘導(dǎo)兩種分子完全脫鹵并伴隨發(fā)生反伯格曼開環(huán)反應(yīng)，最終成功在表面上合成了兩種芳香性環(huán)型碳C10和C14。化學(xué)鍵分辨的原子力顯微鏡表明，不同于此前C18的聚炔型結(jié)構(gòu)，C10和C14均具有累積烯烴型的結(jié)構(gòu)。團隊進一步通過理論計算發(fā)現(xiàn)，這兩位碳材料家族的新成員并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(tài)，存在一個非常小的鍵長交替，尚未達到單鍵和三鍵的形式，從實驗上也無法分辨出來。
許維表示，這項研究工作推動了環(huán)型碳領(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)型碳的普適性方法。同時，合成的環(huán)型碳有望發(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。
（責任編輯：蔡文斌）
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