碳家族再添新成员,由18个原子组成的环碳问世

刘霞/科技日报

2019-08-21 08:03

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环碳是由18个碳原子组成的环状结构,原子间长键和短键交替排列。  图片来源:英国《科学新闻》双周刊网站
科技日报北京8月20日电 碳家族再添新成员!据英国《科学新闻》双周刊网站近日报道,科学家创造了一种名为环碳(cyclocarbon)的分子,并对其结构进行了成像:该分子是由18个碳原子组成的环。研究成果发表于《科学》杂志。
碳可谓自然界中最“多才多艺”的元素之一,有多种用途和形式的碳,包括钻石、石墨、石墨烯、巴基球、碳纳米管等。
化学家认为,应该有可能制造出环状的碳分子,但迄今为止,没有人做到这一点。
为此,IBM苏黎世研究实验室物理学家凯瑟琳娜·凯撒和同事们从氧化环碳分子着手。在氧化环碳分子内,碳原子排列成环,原子上附着着一氧化碳基团。这些基团有助于分子保持稳定,因此,去除一氧化碳创造环碳并非易事。利用原子力显微镜,研究人员通过对分子施加电压,成功去除了一氧化碳,得到了一个裸露的碳环。
随后,他们用显微镜对其进行成像。环碳很容易与其他物质反应,为了将其隔离,他们在食盐的惰性表面制造出了环碳。
之前的研究已经发现了气体中存在环碳分子的迹象,但无法给这种分子成像并确定其结构,而且,科学家们也不清楚每个原子之间的键究竟是什么样。新研究解决了这一争论:环碳原子由单键和三键交替连接在一起形成。这将有助科学家改进用于预测未知分子结构的复杂计算机计算。
并未参与这项研究的加州大学洛杉矶分校化学家伊夫·鲁宾说:“这些计算结果是否正确仍然是个大问题,所以通过实验来证实这一点非常重要。”
根据以往经验,新形式的碳总会给人带来惊喜。巴基球、富勒烯分子家族以及2004年石墨烯的“横空出世”,都使研制者荣膺诺贝尔奖。但由于环碳不稳定,它不能被封存起来进行进一步研究,因此,目前还不清楚这种新分子会有多大潜力。
(原标题 碳家族再添新成员 由18个原子组成的环碳问世)
责任编辑:张唯
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