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碳納米結構如富勒烯，碳納米管（CNT），石墨烯及其它們的亞分子結構在化學，物理，材料科學和納米科學等領域得到廣泛的研究與應用。當前已知的納米碳結構在拓撲上都是簡單的。理論上提出了許多具有未開發拓撲結構的納米碳，如碳納米管，納米線圈和Mackay晶體等。然而，缺乏構建這種拓撲納米碳的有效方法。
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近日，日本名古屋大學的Yasutomo Segawa和Kenichiro Itami團隊報道了僅由對位苯環組成的索烴和三葉結分子的新合成方法。研究者觀察到與兩個環之間快速能量轉移相關的異辛烯特征熒光，并且通過對映體分離和圓二色光譜證實了全苯結的拓撲手性。
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即使在-95°C，看似剛性的全苯結在溶液中也具有快速的渦旋運動，導致所有氫原子核磁共振信號被平均。這些π共軛分子的性質引發了進一步的科學問題，例如結構特征（尺寸，組分，取代基等）如何影響它們的動態運動、物理性質、π共軛結構和光電性質。該合成方法將產生更多種類的拓撲分子納米碳，并且可以激發對這些先前尚未開發的拓撲分子納米碳類的更深入的理解和應用。
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圖1 拓撲分子納米碳
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圖2 全苯索烴和三葉扭結的合成示意圖
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圖3 全苯索烴的結構與特性
圖4 全苯結的結構與特性
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Topological molecular nanocarbons: All-benzene catenane and trefoil knot
(Science，2019，DOI: 10.1126/science.aav5021)
原文鏈接
https://science.sciencemag.org/content/365/6450/272
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