中国科大制备出戊庚环型碳纳米带

IT时代网10月29日消息，中国科学技术大学教授王兵、范其瑭及合作者通过分步表面合成，制备出仅由五元环和七元环构成的金属性碳纳米带，即新的戊庚环型碳纳米带，并证实这种由碳原子通过共价键连接而成的亚纳米宽度一维结构能够实现高效电子输运。相关成果10月29日在线发表于《自然》。

金刚石与石墨同由碳原子组成，性质却截然不同，奥秘在于原子的连接方式。1996年，理论学家预言，由五元环和七元环构成的碳结构可能像金属一样导电，碳原子通过共价键连接却呈现金属电子性质，因而被称为共价金属。近30年来，如何精准制备这种纳米带并使其在亚纳米宽度下保持金属性，始终有待实验解答。

团队采用三步策略攻克合成难题：第一步先连成链，选用较稳定的含八元碳环分子为单体，在银表面将它们连接成链；第二步重排碳环，通过加热将八元环转变为一对五元环，获得此前难以制备的聚戊搭烯链；第三步侧向融合，继续升温使相邻链像拉链一样侧向融合，在链间形成七元环，最终得到五七环碳纳米带。

测量结果显示，其中一种结构CPHN 1的电导最高约为0.9个电导量子，且提拉长度增至约4纳米时仍基本不变，呈现近弹道输运特征；能带计算证实其能带穿过费米能级，呈金属性。这类新型碳基材料的成功制备，为碳基电子器件研究提供了新的材料候选。

注：本文配图由AI生成，文中包含AI辅助创作的内容。

编辑：刘宁