방향족 시클로[10]탄소 및 시클로[14]탄소의 합성

손로엽, 위정, 고문택, 강법명, 말리조, 서위 (중국 동제대학) 자연권 623972-976쪽 (2023).

풀러렌, 탄소 나노튜브, 그래핀과 같은 sp2-혼성화된 원자를 기반으로 하는 전 탄소 재료는 놀라운 물리화학적 특성과 응용 잠재력으로 인해 많은 연구가 진행되었습니다. 또 다른 특이한 전 탄소 동소체 계열은 두 개의 배위된 sp-혼성화된 원자로 구성된 시클로[n]카본(Cn)입니다. 이들은 20세기부터 기체 상태에서 연구되었지만, 높은 반응성으로 인해 응축상 합성과 실공간 특성화가 어려웠으며, 정확한 분자 구조는 논쟁의 여지가 있었습니다. 2019년에야 표면에서 생성된 분리된 C18과 그 폴리닉 구조가 결합 분해 원자간력 현미경12,13에 의해 밝혀졌고, 그 후 C16에 대한 최근 보고14가 이어졌습니다. C18 연구는 C100까지의 시클로[n]카본의 구조를 명확히 하는 이론적 연구를 촉발했지만, 더 작은 Cn 동소체의 합성과 특성화는 여전히 어렵습니다.

과학자들은 이전의 표면 합성 접근 방식을 수정하여 완전히 염소화된 나프탈렌(C10, Cl8)과 안트라센(C14, Cl10) 분자의 팁 유도 탈할로겐화와 레트로-베르그만 고리 개방을 통해 각각 시클로 카본(C10)과 시클로[14]카본(C14)을 생산합니다. 우리는 원자간력 현미경 이미징과 이론적 계산을 사용하여 C18과 C16과 달리 C10과 C14가 각각 큐물렌과 큐물렌과 같은 구조를 가지고 있음을 보여줍니다. 우리의 결과는 표면에서 시클로카본을 생성하는 대체 전략을 보여주며 구조와 안정성을 위해 고리형 탄소 동소체를 특성화할 수 있는 길을 제공합니다.

쉬 웨이 교수는 이 연구 작업이 순환 탄소의 개발을 크게 촉진했으며, 제안된 표면 합성 전략은 일련의 순환 탄소를 합성하는 보편적인 방법이 될 것으로 기대된다고 밝혔습니다. 한편, 합성된 순환 탄소는 새로운 유형의 반도체 재료로 발전할 것으로 기대되며 분자 전자 장치에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.

통지대학교는 이 논문의 단독 저자이고, 쉬 웨이 교수는 단독 교신 저자이며, 팀원인 선 루예 박사와 특별 임명 연구원 정 웨이는 공동 1저자입니다. 이 연구는 중국 자연과학기금의 뛰어난 청년 과학 기금 프로젝트의 지원을 받았습니다.

참고문헌

1) 크로토, H. W., 히스, J. R., 오브라이언, S. C., 컬, R. F., 스몰리, R. E. C60: 벅민스터풀러렌.자연 318, 162–163 (1985)

2) 이이지마, S., 이치하시, T. 1nm 직경의 단일 쉘 탄소 나노튜브.자연 363, 603–605 (1993).

3) 노보셀로프, K. S. 등. 원자적으로 얇은 탄소 필름의 전기장 효과. 과학 306, 666–669 (2004).