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 “碳”具有多種同素異形體，如富勒烯（球體，1996年諾貝爾獎(jiǎng)），碳納米管（圓柱體，1991年被發(fā)現(xiàn)）和石墨烯（薄片，2010年諾貝爾獎(jiǎng)）等，由于每種納米碳材料都具有自己獨(dú)特的優(yōu)異個(gè)性，因此廣受世人關(guān)注。

事實(shí)上，除了以上這些實(shí)際產(chǎn)出的二維形態(tài)外，理論上其實(shí)還有很多周期性的三維納米碳被提出。科學(xué)家預(yù)估，這些周期性的三維納米碳將具有比金剛石更優(yōu)越的性質(zhì)，因此多年來(lái)人們花費(fèi)了大量精力試圖合成這些理論分子。然而到目前為止，合成具有精確控制結(jié)構(gòu)的三維納米碳材料仍然是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的課題。

不過(guò)這事最近有了新進(jìn)展。據(jù)外媒報(bào)道，名古屋大學(xué)生物分子研究所的KenichiroItami教授帶領(lǐng)研究小組成功開(kāi)發(fā)了一種合成三維納米碳的新方法，使用鈀催化劑連接多環(huán)芳烴以形成八邊形結(jié)構(gòu)，從而成功地進(jìn)行了三維納米碳分子的合成。科學(xué)家認(rèn)為，這種新工藝具有推動(dòng)材料科學(xué)發(fā)展的潛力。

鈀催化劑的環(huán)化二聚和環(huán)化交聯(lián)反應(yīng)

合成的分子如下圖所示，在八元環(huán)的基礎(chǔ)上，它呈現(xiàn)出高度彎曲的形式，這種新分子使用現(xiàn)有的方法是無(wú)法合成的。圖中用藍(lán)色強(qiáng)調(diào)的部分顯示了合成的分子作為周期性三維納米碳的子結(jié)構(gòu)的一部分。因此，通過(guò)這種新的方法，這個(gè)團(tuán)隊(duì)徹底改變了周期性三維納米碳的合成。

科學(xué)家認(rèn)為，這項(xiàng)研究提供了一種全新的三維納米碳化物的合成方法，是有機(jī)合成化學(xué)、材料科學(xué)和催化劑化學(xué)領(lǐng)域的一大飛躍。利用該方法合成的納米碳化物，有望在超硬材料及燃料電池等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。