科学家们第一次制造了一个稳定的纯碳环

碳能以多种配置排列。当每个原子与其他三个碳原子键合时，它就是相对柔软的石墨。再添加一种粘合剂，它就成为已知最硬的矿物之一，钻石。将60个碳原子夹在一起形成一个足球形状和悬臂，巴基球。粘接很重要。它解释了金刚石和铅笔铅（石墨）之间的差异，两者都是纯碳 ，但是金刚石每个碳与另外四个碳结合，而石墨层的碳与六个蜂窝晶格中的其他三个碳结合。

但是一个碳原子环呢？每个原子与其他两个原子结合在一起，没有别的东西？50年来，这让科学家望而却步。这种尝试导致气态碳环迅速消散。

自20世纪60年代以来，研究人员一直在思考环碳的存在，早在“纳米碳”成为人们关注的焦点之前。出现了两种关于环碳合物键合的理论：偶数双键的“累积”环; 或者是交替的单键和三键的“多环”环，因此是交替的键长。虽然已经看到了气相环碳氢化合物，但这些过于短暂，无法确定碳原子之间发生的变化。

英国牛津大学科学家普雷塞米斯瓦夫·高威尔(Przemyslaw Gawel)，哈里·安德森(Harry L. Anderson)和瑞士IBM苏黎世研究员列奥·格罗斯（Leo Gross）领导的研究团队现已创建了一个稳定的碳环，这是一个非常重要的事情。

环形碳化合物称为环碳，由18个碳原子组成，这是预计在热力学上稳定的最小的环碳。

到目前为止，对环碳化合物结构的研究表明它可以作为半导体，这意味着它可以用于电子学。另外，由于环碳烃难以分离的特性（高反应性） 意味着它们可用于制造其他碳同素异形体和富碳材料。

为了实现这一壮举，研究人员首先合成了三角形环氧化碳C 24 O 6。这是18个碳原子，与6个一氧化碳分子结合。

他们将这种混合物转移到铜板上的一层氯化钠中，在真空室中冷却至绝对零度以上，这提供了保持结构稳定的惰性表面。

然后，使用原子力显微镜，研究团队将一氧化碳（CO）分子从结构中撞出，只留下碳原子环。

研究人员不能总是在不破坏环结构的情况下将所有CO关闭。在许多情况下，它们反而产生分子，如C 22 O 4和C 20 O 2（见上图）。从C 24 O 6中去除了所有六个CO部分，产率为13％，通常产生环状分子。

有趣的是，环碳中的原子形成了所谓的多环结构，具有交替的三键和单键。

正是这种交替结构被认为会产生半导电性，而且它表明碳链也是半导电的。

研究人员需要改进构建碳环的过程以产生更可靠的产量。目前，纯碳环也只能一次建造一个，所以团队计划找到一次性建造多个碳环的方法。

现在已经生产出稳定的环碳化合物，科学家们可以开始尝试应用，例如，如何利用半导电性，或者探索环碳属性作为更复杂分子的基本构件。

这项研究提供了对环状碳结构的直接实验见解，并开辟了通过原子操纵产生其它难以捉摸的富碳分子的方法。

该研究发表在《科学》杂志上。