Uma pesquisa inovadora liderada pelo Departamento de Química da Universidade de Oxford, no Reino Unido, alcançou pela primeira vez a síntese de moléculas cíclicas de carbono que são estáveis em um ambiente de solução à temperatura ambiente e podem ser caracterizadas espectralmente. Os resultados relevantes foram publicados na revista Science. Este novo tipo de alótropo de carbono é chamado de carbono cíclico [48] e existe na estrutura catenana [4]. Ou seja, o anel de carbono C48 está interligado com três moléculas macrocíclicas, o que melhora significativamente a sua estabilidade.
Anteriormente, anéis de átomos de carbono puro só podiam ser estudados na fase gasosa ou em temperaturas extremamente baixas (4-10K). Ao otimizar a estratégia de síntese – selecionando anéis de carbono de grande tamanho com baixa tensão de deformação, usando proteção de rosqueamento macrocíclico e desenvolvendo condições de reação suaves – a equipe preparou com sucesso uma molécula de carbono cíclico com meia-vida de 92 horas em uma solução a 20°C. Este é o segundo alótropo de carbono que pode ser estudado em condições laboratoriais convencionais, após a síntese do fulereno em 1990.
A equipe de pesquisa confirmou a estrutura da carbonina cíclica por meio de espectrometria de massa, ressonância magnética nuclear, espectroscopia de absorção ultravioleta-visível e espectroscopia Raman. Dados de RMN mostraram que 48 átomos de carbono estavam exatamente no mesmo ambiente químico, verificando ainda mais sua estrutura em anel altamente simétrica.
A pesquisa, que durou muitos anos, foi concluída nas instalações de ressonância magnética nuclear de última geração do Departamento de Química da Universidade de Oxford, em conjunto com os esforços de pesquisa da Universidade de Manchester, da Universidade de Bristol e da Central Laser Facility do Laboratório Rutherford Appleton. Esta descoberta lançou as bases para a exploração das propriedades e aplicações das moléculas cíclicas de carbono, marcando uma nova etapa na pesquisa de materiais de carbono.