科學家們第一次製造了一個穩定的純碳環

碳能以多種配置排列。當每個原子與其他三個碳原子鍵合時，它就是相對柔軟的石墨。再添加一種粘合劑，它就成為已知最硬的礦物之一，鑽石。將60個碳原子夾在一起形成一個足球形狀和懸臂，巴基球。粘接很重要。它解釋了金剛石和鉛筆鉛（石墨）之間的差異，兩者都是純碳 ，但是金剛石每個碳與另外四個碳結合，而石墨層的碳與六個蜂窩晶格中的其他三個碳結合。

但是一個碳原子環呢？每個原子與其他兩個原子結合在一起，沒有別的東西？50年來，這讓科學家望而卻步。這種嘗試導致氣態碳環迅速消散。

自20世紀60年代以來，研究人員一直在思考環碳的存在，早在「納米碳」成為人們關注的焦點之前。出現了兩種關於環碳合物鍵合的理論：偶數雙鍵的「累積」環; 或者是交替的單鍵和三鍵的「多環」環，因此是交替的鍵長。雖然已經看到了氣相環碳氫化合物，但這些過於短暫，無法確定碳原子之間發生的變化。

英國牛津大學科學家普雷塞米斯瓦夫·高威爾(Przemyslaw Gawel)，哈里·安德森(Harry L. Anderson)和瑞士IBM蘇黎世研究員列奧·格羅斯（Leo Gross）領導的研究團隊現已創建了一個穩定的碳環，這是一個非常重要的事情。

環形碳化合物稱為環碳，由18個碳原子組成，這是預計在熱力學上穩定的最小的環碳。

到目前為止，對環碳化合物結構的研究表明它可以作為半導體，這意味著它可以用於電子學。另外，由於環碳烴難以分離的特性（高反應性） 意味著它們可用於製造其他碳同素異形體和富碳材料。

為了實現這一壯舉，研究人員首先合成了三角形環氧化碳C 24 O 6。這是18個碳原子，與6個一氧化碳分子結合。

他們將這種混合物轉移到銅板上的一層氯化鈉中，在真空室中冷卻至絕對零度以上，這提供了保持結構穩定的惰性表面。

然後，使用原子力顯微鏡，研究團隊將一氧化碳（CO）分子從結構中撞出，只留下碳原子環。

研究人員不能總是在不破壞環結構的情況下將所有CO關閉。在許多情況下，它們反而產生分子，如C 22 O 4和C 20 O 2（見上圖）。從C 24 O 6中去除了所有六個CO部分，產率為13％，通常產生環狀分子。

有趣的是，環碳中的原子形成了所謂的多環結構，具有交替的三鍵和單鍵。

正是這種交替結構被認為會產生半導電性，而且它表明碳鏈也是半導電的。

研究人員需要改進構建碳環的過程以產生更可靠的產量。目前，純碳環也只能一次建造一個，所以團隊計劃找到一次性建造多個碳環的方法。

現在已經生產出穩定的環碳化合物，科學家們可以開始嘗試應用，例如，如何利用半導電性，或者探索環碳屬性作為更複雜分子的基本構件。

這項研究提供了對環狀碳結構的直接實驗見解，並開闢了通過原子操縱產生其它難以捉摸的富碳分子的方法。

該研究發表在《科學》雜誌上。