突破！化学家成功合成罕见的双反芳香族C16碳同素异形体

在最近的一项研究中，由牛津大学和IBM欧洲研究院（IBM Research Europe-Zürich）的化学家组成的联合小组取得了一项重大突破。他们成功合成了一种名为双反芳香族C16碳同素异形体的物质，这一成果被发表在顶级科学期刊《自然》（Nature）上。

双反芳香族C16碳同素异形体是一种新型的碳同素异形体，其分子结构中的碳原子通过三键和单键交替连接，形成一种独特的反芳香性。这种物质的合成对于化学科学的发展具有重大意义，因为它可能为新材料的开发提供新的途径。

在过去的几年中，合成这种碳同素异形体的尝试屡次失败，主要原因是合成过程中的前体不稳定。然而，这个研究小组成功地解决了这一问题，他们通过使用几种掩蔽剂来提高前体的稳定性，从而成功地合成了双反芳香族C16碳同素异形体。

图1：C16 两个电子态的前沿轨道。

该研究小组的合成过程包括使用一种具有两个溴和四个一氧化碳取代基的大环，将其置于氯化钠基底上。然后，研究小组使用隧道显微镜向分子上的特定位置发送微微安培电荷。这一过程将溴上的电压推高到1.3伏，将一氧化碳上的电压推高到3伏，这足以迫使碳原子之间形成键。最终，形成了一个由三键和单键交替结合的聚乙烯结构环。

图2：C16的合成。

随后，研究人员用原子力显微镜对其环形结构进行了聚焦，确认他们已经创造出了所需的同素异形体。他们还发现，他们能够利用开尔文探针力显微镜和扫描隧道显微镜研究分子轨道中的电子分布。这一结果表明，该分子正如预期的那样具有双重反芳香性。

这项研究的成功为探索新的化学理论提供了新的研究机会，或许还能开发出由这种奇异的碳同素异形体制成的新材料。这项突破性的研究工作不仅展示了化学家们的创新精神，也揭示了科学知识的无限可能性。随着这种新型碳同素异形体的合成，未来的研究和应用将开启全新的篇章。

参考文献

Yueze Gao et al, On-surface synthesis of a doubly anti-aromatic carbon allotrope, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06566-8

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