记者10月29日从中国科学技术大学获悉，科研团队通过分步表面合成，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。相关成果于29日在线发表于国际学术期刊《自然》。
图为五七环碳纳米带的分步表面合成路线。（中国科学技术大学供图）
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。石墨烯由六元环组成蜂窝网络，换成五元环和七元环会怎样？1996年，有理论学家预言，这种碳五七环结构可能像金属一样导电。近三十年来，如何精准制备这种纳米带，并使其在亚纳米的宽度下保持金属性，始终有待实验解答。
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心单分子团队王兵、范其瑭教授及合作者，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，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，打通合成路线的关键环节。并继续给聚戊搭烯链升温，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。
科研团队通过以上方法建立了金属性五七环碳纳米带的合成路径，并在亚纳米尺度的碳骨架中实现了高效电子输运。这一成果将五七环碳结构的理论设想转化为可检验的实验体系，为理解碳原子的连接方式与材料金属性的关系、探索新效应，提供了新的材料体系，也有望作为原子尺度导线和互连单元用于未来碳基芯片。