由于碳原子可形成多種類型的化學鍵，碳可以形成不同的同素異形體，其中最為人們熟知的是金剛石和石墨。金剛石中的碳原子呈sp3雜化態(tài)，而石墨中的碳原子呈sp2雜化態(tài)。完全由sp2雜化碳原子組成的同素異形體還包括富勒烯、碳納米管以及石墨烯。這些納米尺度的碳同素異形體近三十年來在化學、物理、材料科學的研究中占有極其重要的地位。富勒烯和石墨烯的發(fā)現也分別獲得了諾貝爾化學和物理獎。完全由六邊形碳骨架構成的石墨烯是平坦的面，曲率為零；由六邊形和五邊形碳骨架構成的富勒烯是封閉的球形結構，曲率為正。向六邊形網絡中引入七邊形或八邊形碳骨架則形成馬鞍形狀的曲面，曲率為負。基于帶有七邊形或八邊形的碳原子網絡，科學家設計了一系列有趣的三維碳納米結構和新穎的碳同素異形體。這些結構大多被稱為Schwarzite（施瓦茨體）或Mackay晶體。前一個名稱來自第一位研究這一類表面的德國數學家Hermann Schwarz，而后一個名稱則來源于第一位提出這類三維碳納米結構的英國晶體學家A. L. Mackay。盡管在碳納米管的樣品中曾經發(fā)現過具有負曲率的碳納米結構，具有確定結構的碳施瓦茨體或Mackay晶體尚未制備得到。現階段對這類結構的研究主要還是依賴于理論計算。具有負曲率的稠環(huán)芳香烴分子不僅具有負曲率的碳納米結構片段，包含關鍵的結構信息，還有可能用作前體最終制備具有負曲率的碳納米結構。因此通過有機合成來制備具有負曲率的稠環(huán)芳香烴正成為研究具有負曲率碳納米結構的前沿方向。
香港中文大學的繆謙（點擊查看介紹）研究組最近在這一領域取得了重要進展，成功合成了帶有96個碳原子的具有負曲率的稠環(huán)芳香烴。該分子包含三十個六元環(huán)和一個位于中央的八元環(huán)骨架，是目前最大的具有負曲率的石墨烯片段。它在晶體中呈現出扭曲的三維結構，沿兩個相互垂直的方向分別扭曲142.4和140.2度。他們從順-二（對溴苯基）乙烯出發(fā)，經五步反應，其中最后一步利用Scholl反應，一次形成了14個C-C鍵并構建了八元環(huán)。通過研究最后一步反應的其他副產物，他們還發(fā)現在形成14個C-C鍵的過程中，八元環(huán)是在早期階段形成的。
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