芳香族シクロ[10]カーボンおよびシクロ[14]カーボンの合成

孫魯葉、魏征、高文沢、康法明、マリ趙、徐偉（中国同済大学）自然巻623972-976ページ（2023）。

フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの sp2 混成原子に基づく全炭素材料は、その顕著な物理化学的特性と応用の可能性のために、盛んに研究されてきました。もう 1 つの珍しい全炭素同素体ファミリーは、2 つの配位 sp 混成原子からなるシクロ[n]カーボン (Cn) です。これらは 20 世紀から気相で研究されてきましたが、反応性が高いため凝縮相合成と実空間での特性評価が難しく、正確な分子構造は議論の余地があります。2019 年にようやく、孤立した C18 が表面で生成され、その多環構造が結合分解原子間力顕微鏡 12,13 によって明らかにされ、その後、C16 に関する最近の報告 14 が続きました。C18 の研究は、C100 までのシクロ[n]カーボンの構造を明らかにする理論的研究を引き起こしましたが、より小さな Cn 同素体の合成と特性評価は依然として困難です。

科学者らは、以前の表面合成法を改良し、完全に塩素化されたナフタレン（C10、Cl8）とアントラセン（C14、Cl10）分子の先端誘起脱ハロゲン化とレトロベルクマン環開環により、それぞれシクロカーボン（C10）とシクロ[14]カーボン（C14）を生成した。原子間力顕微鏡画像と理論計算を使用して、C18とC16とは対照的に、C10とC14はそれぞれクムレン状とクムレン状の構造を持つことを示した。私たちの結果は、表面でシクロカーボンを生成するための代替戦略を実証し、環状炭素同素体の構造と安定性を特徴付ける手段を提供する。

徐偉教授は、今回の研究は環状炭素の発展を大きく促進し、提案された表面合成戦略は一連の環状炭素を合成する普遍的な方法になると期待されていると述べた。同時に、合成された環状炭素は新しいタイプの半導体材料に発展することが期待されており、分子電子デバイスへの幅広い応用の見通しがある。

同済大学が論文の単独著者であり、徐偉教授が単独責任著者、チームメンバーの孫鹿野博士と特別研究員の鄭偉が共同第一著者である。この研究は、中国国家自然科学基金の優秀青年科学基金プロジェクトの支援を受けている。

参考文献

1）クロト、H. W.、ヒース、J. R.、オブライエン、S. C.、カール、R. F.、スモーリー、R. E. C60: バックミンスターフラーレン。自然 318, 162–163 (1985)

2）飯島 誠・市橋 徹「直径1nmの単殻カーボンナノチューブ」自然 363, 603–605 (1993)。

3）ノボセロフ、K.S. 他「原子的に薄い炭素膜における電界効果」科学 306, 666–669 (2004)。