在研究中,团队采用了不同于C18的将环状碳氧化合物作为前驱体的合成路线,创新性地设计了全卤化萘(C10Cl8)和蒽(C14Cl10)两种前驱体分子。将这两种分子放在“手术台上”(氯化钠薄膜)并将其“麻醉”(液氦4.7K冻住),而后利用STM针尖作为“手术刀”对其进行“手术”(原子操纵),进而诱导两种分子完全脱卤并伴随发生反伯格曼开环反应,最终成功在表面上合成了两种芳香性环型碳C10和C14。化学键分辨的原子力显微镜表明,不同于此前C18的聚炔型结构,C10和C14均具有累积烯烃型的结构。团队进一步通过理论计算发现,这两位碳材料家族的新成员并非拥有完全一致的特性,C10完全没有键长交替,而C14作为从累积烯烃型C10到聚炔型C18的过渡态,存在一个非常小的键长交替,尚未达到单键和三键的形式,从实验上也无法分辨出来。
许维表示,这项研究工作推动了环型碳领域的发展,提出的表面合成策略有望成为一种合成系列环型碳的普适性方法。同时,合成的环型碳有望发展成为新型半导体材料,并在分子电子器件中有着广阔的应用前景。