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本報上海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”，同濟大學材料科學與工程學院許維教授團隊首次成功合成分別由10個或14個碳原子組成的環型純碳分子材料。日前，國際學術期刊《自然》在線發表了這一最新科研成果，論文題為《表面合成芳香性環型碳C10和C14》。這項研究首次成功精准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。

在研究中，團隊採用了不同於C18的將環狀碳氧化合物作為前驅體的合成路線，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“手術台上”（氯化鈉薄膜）並將其“麻醉”（液氦4.7K凍住），而后利用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反應，最終成功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，這兩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，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。

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