中國科學家合成全新碳分子 可望成為新型半導體材料

上海同濟大學官網發文稱,碳材料家族再添2位新成員。該校材料科學與工程學院許維教授團隊首次成功合成了分別由10個或14個碳原子組成的環形純碳分子材料。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。

北京時間2023年11月30日零點,國際頂級學術期刊《自然》(Nature)在線發表了同濟大學材料科學與工程學院許維教授團隊的這一最新科研成果,論文題為「On-surface synthesis of aromatic cyclo[10]carbon and cyclo[14]carbon」(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,並精細表徵了它們的化學結構。

《自然》雜誌發表了有關的研究報告。
《自然》雜誌發表了有關的研究報告。

 

環型碳C10和C14的表面合成策略與化學結構表徵。
環型碳C10和C14的表面合成策略與化學結構表徵。

 

上海同濟大學。
上海同濟大學。

 

許維教授。
許維教授。

 

許維教授(後排右一)和他帶領的學生。
許維教授(後排右一)和他帶領的學生。

 

許維教授(右四)和團隊。
許維教授(右四)和團隊。

 

碳是一種常見的非金屬元素,碳材料在自然界中有多種形式,其具體外在表現形式取決於每個碳原子周圍與之成鍵的原子數目。當每個碳原子和周圍四個原子成鍵時,就形成了自然界中天然存在的堅硬透明的物質——鑽石;當它和周圍三個原子成鍵時,則形成了質軟黑色的石墨。

當每個碳原子只和周圍兩個原子成鍵時,會形成環形純碳分子(即環型碳,Cn)。由於這種類型的碳結構極不穩定,在自然界中並不存在,而人工合成又極具挑戰性。

許維教授表示,這項研究工作極大推動了環型碳領域的發展,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。

許維教授領導的團隊,通過對兩種分子實施「麻醉」和「手術」,首次成功合成了分別由10個或14個碳原子組成的環形純碳分子材料。

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