科研人员创制新的碳纳米带实现高效电子输运。
金刚石与石墨都由碳原子组成，性质差异源于原子连接方式。石墨烯是六元环蜂窝网络，有理论曾预言碳五七环结构可能像金属一样导电。如何精准制备这种纳米带，使其在亚纳米宽度下保持金属性，仍有待实验解答。
团队选用较稳定的含八元碳环分子为单体，在银表面将它们连接成链；通过加热，将八元环转变为一对五元环，获得此前难以制备的聚戊搭烯链，打通合成路线的关键环节；继续给聚戊搭烯链升温，使相邻链像拉链一样侧向融合，在链间形成七元环，最终得到五七环碳纳米带。高分辨显微成像证实，由于两条链相对取向不同，碳环排列形成CPHN 1和CPHN 2两种结构。
在得到预想的结构后，团队对比两种结构的电子输运特性。研究借助扫描隧道显微镜针尖连接并提起纳米带一端，在针尖与银表面之间搭起一条纳米尺度的电流通路。低温测量显示，CPHN 1电导最高约为0.9个电导量子，提拉长度增至约4纳米时仍基本不变，表明电子在所测短距离内散射较少，呈现近弹道输运特征，且其在零电压附近的电流—电压曲线近似线性；CPHN 2电导低约两个数量级，低电压电流明显受限。
团队进一步在纳米带与银表面间引入溴原子层，减弱衬底影响，测量电子波干涉形成的驻波图样，再通过准粒子干涉分析，还原电子能量与波长的关系。理论计算发现，CPHN 1能带穿过费米能级，呈金属性，而CPHN 2具有约0.22电子伏特的带隙，属于窄带隙半导体，这从能带结构上解释了两者的导电差异。
研究搭建起金属性五七环碳纳米带的合成路径，在亚纳米尺度的碳骨架中实现了高效电子输运。这一成果将五七环碳结构的理论设想转化为可检验的实验体系，为理解碳原子的连接方式与材料金属性的关系、探索新效应，提供了新的材料体系。
相关研究成果发表在《自然》（Nature）上。
五七环碳纳米带的分步表面合成路线
两种五七环碳纳米带的原子结构、QPI色散与电子输运性质
研究团队单位：中国科学技术大学