英国のオックスフォード大学化学科が主導した画期的な研究により、室温の溶液環境で安定であり、スペクトル的に特徴付けることができる環状炭素分子の合成が初めて達成されました。関連する結果はサイエンス誌に掲載されました。この新しいタイプの炭素同素体は環状 [48] 炭素と呼ばれ、[4] カテナン構造に存在します。つまり、C48 炭素環は 3 つの大環状分子と結合しており、その安定性が大幅に向上しています。
以前は、純粋な炭素原子の環は気相または極低温 (4 ～ 10K) でしか研究できませんでした。低ひずみ応力の大きなサイズの炭素環を選択し、大環状のねじれ保護を使用し、穏やかな反応条件を開発するという合成戦略を最適化することにより、チームは 20°C の溶液中で半減期が 92 時間の環状炭素分子を調製することに成功しました。これは、1990 年のフラーレンの合成に続いて、従来の実験室条件下で研究できる 2 番目の炭素の同素体です。
研究チームは、質量分析、核磁気共鳴、紫外可視吸収分光法、ラマン分光法によって環状カルボニンの構造を確認した。 NMR データは、48 個の炭素原子がまったく同じ化学環境にあることを示し、その高度に対称的な環構造をさらに証明しました。
長年を要したこの研究は、マンチェスター大学、ブリストル大学、ラザフォード・アップルトン研究所の中央レーザー施設の研究努力と協力して、オックスフォード大学化学科の最先端の核磁気共鳴施設で完了した。このブレークスルーは、環状炭素分子の特性と応用を探求するための基礎を築き、炭素材料研究に新たな段階をもたらしました。