牛津大學的化學家們在分子科學領域實現了一項罕見的成就，他們成功合成出一種在室溫下足以進行光譜特徵化的穩定環狀碳分子。這項突破性研究由牛津大學化學系主導，為這些不尋常的碳同素異形體的深入研究鋪平了道路，使得在日常實驗室條件下進行觀察成為可能。此前，這類環狀結構只能在極端環境下短暫存在，例如氣相或低溫條件下。
在正常條件下唯一一個穩定的分子碳同素異形體的例子是1990年Krätschmer及其同事合成的富勒烯。牛津大學的新研究標誌著這項技術在三十多年以來的首次進展。研究團隊合成了環狀[48]碳，並以[4]鏈形結構進行設計，這種分子結構使C48環穿過三個其他的大環分子。這些保護性的大環分子如同分子護盾，物理上阻擋了反應性物質接觸到脆弱的碳環。
這種設計加上選擇一種應變較小的較大環狀碳，使得該分子在20°C的溶液中保持了令人印象深刻的92小時半衰期。研究人員還對去掩蔽步驟進行了微調，這一過程涉及將前驅體轉化為最終產品，採用了溫和的條件，以進一步保護碳環。透過質量譜、核磁共振（NMR）、紫外-可見光和拉曼光譜等技術，研究人員確認了其結構。一個來自所有48個sp^1碳原子的強烈^13C NMR共振顯示每個碳原子處於等效環境中，這是環狀碳鏈對稱性的有力證據。
這項研究的主要作者高悅澤博士表示：「在環境條件下成功合成穩定的環狀碳分子是一個根本性的步驟。這將使得在正常實驗室條件下研究它們的反應性和性質變得更加容易。」該研究的資深作者哈利·安德森教授則指出，這一成果標誌著十多年努力的結晶。「這一成就標誌著一項長期努力的終點，我們一直希望能合成出環狀碳鏈，並且希望它們能夠在室溫下穩定。」他表示，最初的資助提案是在2016年撰寫的，基於2012至2015年的初步結果。安德森補充道：「能夠達到這一點令人滿意，因為在很多時候，這一目標看起來似乎不切實際且難以實現。這項工作在牛津大學化學系優秀的NMR光譜技術支持下才得以實現。」
這項研究結合了多所英國機構的專業知識，包括曼徹斯特大學、布里斯托大學和拉瑟福德·阿普爾頓實驗室的中央激光設施。通過證明環狀碳可以在瓶中於室溫下穩定，這項工作為探索其化學反應性、光學行為和潛在技術應用打開了大門。對於曾經被認為過於反應劇烈的分子類別來說，牛津的環狀碳鏈可能僅僅是碳化學新篇章的開始。該研究的結果已發表在《科學》期刊上。
