总而言之，碳是一种非常棒的元素。它在元素周期表中的位置——象征着它拥有的未成对电子数量，或多或少——使其能够形成种类繁多的分子。这包括同素异形体，即一种元素可以因其结构而独立存在的不同形式。钻石、煤和石墨烯都只是碳的不同变体。
但这对化学家来说还不够。他们想要更多！这不仅是为了更好地理解新分子实际如何运作的规则，也是为了实际应用，从而为这种有用的元素带来新材料和新应用。现在，根据今天发表在《科学》杂志上的一篇论文，欧洲的一个研究团队成功创造出了一种奇特的新同素异形体：一个几十年来一直难以实现的 18 碳环。
碳的创造
分子操纵者尝试寻找或创造碳环已有 50 多年，但一直未能成功。这些碳化合物的活性太强，容易与其他物质相互作用，研究人员难以仔细观察。因此，这项工作的作者尝试了一种新方法。
该团队决定不直接生成它们，而是将另一种易于获得的分子转化为他们想要的分子。他们将以 C24O6 作为起始物，计划是去掉那些多余的氧原子，最终得到一个 18 碳环 C18。（为什么是 18？理论认为这是最小的稳定碳环，所以这是这项研究的一个很好的初步目标。循序渐进。）
首先，该团队将 C24O6 分子沉积在一个盐基表面上，这样可以更好地防止不必要的反应。他们将温度降至极低的 5 开尔文，约等于 -450 华氏度。然后，通过施加微小的电压脉冲，研究人员从原始 C24O6 中移除了成对的一氧化碳基团（CO）。有时会产生 C22O4，有时会产生 C20O2，但偶尔也会得到他们想要的 18 碳环。成功了！
在最终创造出一种可以研究的稳定形式后，研究人员还平息了关于这种分子内部碳原子之间共享何种原子键的长期争论。研究人员发现，该环由交替的三键和单键组成，称为多炔结构。令人惊讶的是，他们通过研究分子的外观来证实了这一点。他们将单个原子团的照片与预期的理论模型进行了比对。我们生活在一个很酷的时代。
环碳已完成
那么，环本身有什么酷之处呢？简而言之，就是潜力。
“富勒烯、碳纳米管和石墨烯的发现，”作者写道，“催生了一个新的合成碳同素异形体领域。”但这些中的碳原子都连接到其他三个碳原子。想象一下，如果工程师能够合成一个全新的碳家族，使用只连接到另外两个碳原子的原子，那么工程师将拥有多么广阔的可能性。这样的分子会形成环，因此科学家称它们为环碳。
这意味着 18 碳环的创造代表着迈向一个潜在的全新碳创造领域的第一步。正如作者所说：“我们的研究结果为环碳的结构提供了直接的实验见解，并为通过原子操纵创造其他难以捉摸的富碳分子开辟了道路。”
希望多才多艺的碳很快就能帮助我们生活在一个更美好的时代。
