用碳納米管制成只有一面的圓環

 莫比烏斯帶狀的碳納米帶模擬圖像  

一小段碳納米管從零開始形成了一個微小的莫比烏斯帶——由扭曲的帶產生的一個單面表面。這一成果近日發表于《自然—合成》。

人們可以想象，把一根碳納米管切成薄片得到一條帶。但是這些管非常小，以至于很難操作。它們不能被切割成圓柱形帶——化學家稱之為碳納米帶，這可能是由納米尺度上強大的分子內力造成的。

然而，有一種方法可以制備碳納米帶。2017年，日本分子科學研究所的Yasutomo Segawa和同事展示了他們可以通過一系列化學反應，將較小的分子單元逐塊組裝起來。

現在，該團隊更進一步，構建了一個莫比烏斯帶狀的碳納米帶。為此，他們修改了構建碳納米帶的化學過程，不是使用偶數的重復單元來形成碳納米帶，而是使用了奇數。

“有機化學的最終目標是創造所有可能的分子結構。”Segawa說，“我們的研究成果朝著這個目標邁出了一大步。”

在進行了改良的化學反應后，Segawa團隊使用高分辨率光譜學證實了所得到的結構確實是莫比烏斯帶。

英國牛津大學的Nicole Grobert說，雖然碳莫比烏斯帶的直接用途可能并不明確，但制造它所需的技巧可能有助于應對納米工程和化學領域的其他挑戰。

“即使對于研究它的人來說，這個碳莫比烏斯帶的精確應用或許不是顯而易見的，但如果他們能夠將這一化學‘魔法’擴展到更大的系統，并實現對更大碳系統的最終控制，那么就可以開始思考關于濕化學技術的升級和擴展。”Grobert說。