[{"data":1,"prerenderedAt":-1},["ShallowReactive",2],{"knowledge-50de2e82eca5b72d":3},{"id":4,"slug":5,"category":6,"categoryLabel":7,"title":8,"summary":9,"coverUrl":10,"publishDate":11,"shareUser":12,"rank":16,"lastSyncedAt":17,"contentHtml":18,"images":19,"sourceUrl":51},"6a33b723759fbb61a05370bb","50de2e82eca5b72d","chemistry","化学","这可能是世界上最小的项链，碳家族里来新人了","就让我们用各类化学试卷欢迎它吧！","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774113287-0-046f836c.jpg","2019-09-09T11:41:16.767750+08:00",{"name":13,"label":14,"text":15},"云河野木子","云河野木子分享","来自云河野木子分享",2,"2026-08-23T01:15:57.317Z","\u003Cdiv>\u003Cp>\u003Cspan style=\"font-size:14px\">\u003Cstrong>|· 本文来自“我是科学家”·|\u003C\u002Fstrong>\u003C\u002Fspan>\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>最近，纳米领域有个有意思的事情。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>\u003Cstrong>IBM的科学家创造出了环碳（cyclocarbon）分子。\u003C\u002Fstrong>\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>这种分子是一种由18个碳原子组成的环，因此，这种分子又被命名为\u003Cstrong>环[18]碳（cyclo[18]carbon）\u003C\u002Fstrong>。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp class=\"img-caption\">\u003Cimg alt=\"\" src=\"https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774113721-1-99597636.png\" style=\"height:367px; width:640px\">环[18]碳示意图，它如同一个超小的项链 | IBM\u003C\u002Fp>\n\n\u003Ch2>如何做一个碳环\u003C\u002Fh2>\n\n\u003Cp>环[18]碳，这名字读起来像武侠小说中的剑客一样。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>早在1966年，就有学者预测过环碳的结构。随后，也有间接证据表明，在极端条件下（激光或者高温）可以存在一些气态的环碳[1]。但是，因为气态的环碳太不稳定，学者们并没有直接观察到，也没法深入研究相关的性质。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>近日，来自IBM和牛津大学的科学家，合作创造了由18个碳原子组成的环碳，相关研究成果发表在了《科学》杂志上。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>为了让这18个碳原子手拉手、心连心，\u003Cstrong>科学家们采用了超低温条件下的原子操控技术。\u003C\u002Fstrong>\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>在制备中，他们首先合成了一种名为\u003Cstrong>C24O6\u003C\u002Fstrong>的碳-氧分子。物如其名，这种分子中包含24个碳原子和6个氧原子。氧原子的存在，提高了整个分子的稳定性。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>接下来，他们将这个分子安置在氯化钠的表面上。之所以选择氯化钠，是因为盐类在低温下是化学惰性的，不会和活泼的碳-氧分子发生反应。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp class=\"img-caption\">\u003Cimg alt=\"\" src=\"https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774114062-2-6a87fc91.jpg\" style=\"height:328px; width:640px\">环碳合成方法，其中第三排为C24O6等系列分子的显微图像 | IBM\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>随后，科学家们结合\u003Cstrong>扫描隧道显微镜（STM）\u003C\u002Fstrong>与\u003Cstrong>原子力显微镜（AFM）\u003C\u002Fstrong>等技术，来对这个分子进行加工。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>具体来说，是使用一根极其尖锐的金属探针，通过在探针尖端施加电流，将C24O6中氧原子逐个敲掉，同时，与氧相连的6个碳原子也会被移除。这样，就剩下相互连接的18个碳原子，即环[18]碳。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp class=\"img-caption\">\u003Cimg alt=\"\" src=\"https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774114420-3-64871384.jpg\" style=\"height:356px; width:640px\">环[18]碳分子的三维图像 | IBM\u003C\u002Fp>\n\n\u003Ch2>纳米界的扛把子——IBM\u003C\u002Fh2>\n\n\u003Cp>在创造环碳的过程中，最大的难点无疑是\u003Cstrong>精确操控原子\u003C\u002Fstrong>。这种听起来近乎幻想的技术，IBM却早已驾轻就熟。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>毕竟，在纳米科研的江湖中，IBM是如“带头大哥”一般的存在。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>操控原子所应用到的核心手段，名为“扫描隧道显微镜（STM）”。这项技术就是由IBM的两位学者格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔在1981年首创的。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>STM的关键部件是一根非常细的金属探针，针尖与物体表面可以形成电流，通过记录电流的大小与变化，进而可以探测纳米级的微观形貌。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp class=\"img-caption\">\u003Cimg alt=\"\" src=\"https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774114861-4-f3127c32.jpg\" style=\"height:480px; width:640px\">STM的超细探针 | ucla.edu\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>借由STM，人类如同打开了一只“天眼”，将纳米世界的纷繁尽收眼底。这项成就也荣获了1986年诺贝尔物理学奖。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>不过，科学家们不止满足于“看看”，他们更想“动动”。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>1990年，又是IBM，他们使用STM将35个氙原子排成了“IBM”三个字母。完成了人类历史上首次对原子的操控。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp class=\"img-caption\">\u003Cimg alt=\"\" src=\"https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774115243-5-0e89df04.png\" style=\"height:350px; width:620px\">原子排列成IBM字母 | IBM\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>原子操控术除了能创造最新的科学发现，还能用来拍电影。2013年，IBM使用几十个原子，拍摄了一部世界最小的电影。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>这部名为\u003Cstrong>《小男孩和他的原子》\u003C\u002Fstrong>（A boy and his atom）的电影由242帧图片组成，内容讲述了一个（原子级）小男孩玩（原子）皮球的故事。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp class=\"img-caption\">\u003Cimg alt=\"\" src=\"https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774115553-6-89264f42.jpg\" style=\"height:900px; width:600px\">原子电影A boy and his atom海报 | phys.org\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>如今，环碳的制备，完全得益于IBM在纳米领域数十年的技术积累。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Ch2>环碳有什么用？\u003C\u002Fh2>\n\n\u003Cp>环碳有了，但它有什么意义呢？\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>首先，环[18]碳的出现，解答了学者们长久以来的一个疑问——环碳中的原子是怎么连接的？\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>以前的理论预测是：在环碳中，每个碳原子以双键的形式与旁边的碳原子进行连接。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>但本次研究发现：\u003Cstrong>环碳原子连接方式是单键和三键交替连接\u003C\u002Fstrong>（alternating triple and single bonds）。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp class=\"img-caption\">\u003Cimg alt=\"\" src=\"https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774115923-7-7c9da945.png\" style=\"height:654px; width:640px\">环碳原子单键-三键交替连接示意图 | Wikimedia Commons\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>根据以往经验，新形式的碳总会给人带来惊喜——富勒烯和石墨烯，都得到了诺贝尔奖。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>但目前来看，环碳应该不行。因为它还没有带来重大的理论突破。现如今，我们只知道环碳是一种半导体。此外，这种分子极其不稳定，制备方法又太难，别的研究人员无法深入展开研究。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>科学家们自己也说，下一步的实验计划是“\u003Cstrong>探索出能稳定，高效制备环碳的方法\u003C\u002Fstrong>”[2]。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>他们还有个计划，希望以环碳为组件，去做出一些更复杂碳分子[2]。\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>现阶段，环碳对于广大群众的意义也不是很大。最大的影响，可能是明年的中考高考及各类化学竞赛里可能会出现这样一道题——\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>\u003Cstrong>请问，环[18]碳中原子的连接方式是_____？\u003C\u002Fstrong>\u003C\u002Fp>\n\n\u003Cp>（编辑：Yuki）\u003C\u002Fp>\n\n\u003Ch2 class=\"references\">参考文献：\u003C\u002Fh2>\n\n\u003Cdiv>\u003Cspan style=\"color:#808080\">\u003Cspan style=\"font-size:14px\">[1] Kaiser, K., Scriven, L. M., Schulz, F., Gawel, P., Gross, L., & Anderson, H. L. (2019). An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo [18] carbon. Science, eaay1914.\u003C\u002Fspan>\u003C\u002Fspan>\u003C\u002Fdiv>\n\n\u003Cdiv>\u003Cspan style=\"color:#808080\">\u003Cspan style=\"font-size:14px\">[2] Making and Imaging Cyclocarbon, IBM research blog, 2019, https:\u002F\u002Fwww.ibm.com\u002Fblogs\u002Fresearch\u002F2019\u002F08\u002Fmaking-imaging-cyclocarbon\u002F \u003C\u002Fspan>\u003C\u002Fspan>\u003C\u002Fdiv>\u003C\u002Fdiv>",[20,23,27,31,35,39,43,47],{"sourceUrl":21,"localPath":22,"publicUrl":10},"https:\u002F\u002F3-im.guokr.com\u002FgJmrudyXIBvWav8vSmtwNQsgkF9y1c9vFvhGQgo6YIs4BAAAWQIAAEpQ.jpg","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774113287-0-046f836c.jpg",{"sourceUrl":24,"localPath":25,"publicUrl":26},"https:\u002F\u002F1-im.guokr.com\u002FQSKlWqj4YHa8lSnrNFAX3qgQKrV3IiNe6aKVE8TFf7naAgAAowEAAFBO.png?imageView2\u002F1\u002Fw\u002F555\u002Fh\u002F318","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774113721-1-99597636.png","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774113721-1-99597636.png",{"sourceUrl":28,"localPath":29,"publicUrl":30},"https:\u002F\u002F3-im.guokr.com\u002F-SKgh3JppkNOrpgpHtcosL8oHwIe_kOIo_oV1oDGtb44BAAAKQIAAEpQ.jpg?imageView2\u002F1\u002Fw\u002F555\u002Fh\u002F284","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774114062-2-6a87fc91.jpg","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774114062-2-6a87fc91.jpg",{"sourceUrl":32,"localPath":33,"publicUrl":34},"https:\u002F\u002F2-im.guokr.com\u002FUVXOKv1_ljysoAroRUSMhCoD28aGZ0P39V_IZ2Ab3hI4BAAAWQIAAEpQ.jpg?imageView2\u002F1\u002Fw\u002F555\u002Fh\u002F308","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774114420-3-64871384.jpg","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774114420-3-64871384.jpg",{"sourceUrl":36,"localPath":37,"publicUrl":38},"https:\u002F\u002F2-im.guokr.com\u002FC14FzETV1ub0Lg4A22qE5pPgV3fJ6ZpYMEuWaHPABXWzAgAABgIAAEpQ.jpg?imageView2\u002F1\u002Fw\u002F555\u002Fh\u002F416","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774114861-4-f3127c32.jpg","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774114861-4-f3127c32.jpg",{"sourceUrl":40,"localPath":41,"publicUrl":42},"https:\u002F\u002F1-im.guokr.com\u002F8Zh3XhhWxh-i70adjOebYvNFvOfDIGC0BurAGE63EG1sAgAAXgEAAFBO.png?imageView2\u002F1\u002Fw\u002F555\u002Fh\u002F313","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774115243-5-0e89df04.png","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774115243-5-0e89df04.png",{"sourceUrl":44,"localPath":45,"publicUrl":46},"https:\u002F\u002F3-im.guokr.com\u002F-es3Z4LjHgn2-wRKDnnk6GEPz1x5DgWzUXvdJ1dw9pFYAgAAhAMAAEpQ.jpg?imageView2\u002F1\u002Fw\u002F555\u002Fh\u002F832","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774115553-6-89264f42.jpg","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774115553-6-89264f42.jpg",{"sourceUrl":48,"localPath":49,"publicUrl":50},"https:\u002F\u002F3-im.guokr.com\u002FTVj46X6QYzQ4HcCLwZnrE66D3DOyel-9sDbdRnx-YVH6AgAACwMAAFBO.png?imageView2\u002F1\u002Fw\u002F555\u002Fh\u002F567","C:\\www\\images\\chemistry\\20260618\\image-1781774115923-7-7c9da945.png","https:\u002F\u002Ffoxfom.com\u002Fimages\u002Fchemistry\u002F20260618\u002Fimage-1781774115923-7-7c9da945.png","https:\u002F\u002Fwww.guokr.com\u002Farticle\u002F454679\u002F"]