環碳分子（cyclo[N]carbon），是一種完全由碳原子組成的環狀分子。這些分子中的每個碳原子都是sp¹混成，所以是線性結構，理論上能展現出優異的電子傳輸和光學性質，在電子元件、光電材料等領域都有極大的應用價值。但是，環碳分子有一個致命缺陷，即它們極不穩定。這是因為sp¹碳原子總是想要轉變成更穩定的sp²或sp³碳原子，而這個過程會釋放大量能量，導致環碳分子快速分解或聚合成其他碳材料，甚至可能發生爆炸。過去幾十年來，科學家雖然在氣相中成功製備和研究了多種環碳分子（從環[6]碳到環[36]碳），也在極低溫（4-10 K）的固體表面上透過原子操控技術合成了環碳分子，但這些研究都需要極端條件。重點是，所有嘗試在常溫溶液中合成環碳分子的努力都宣告失敗，因為環碳分子一接觸到溶液就會立即分解。這種極高的反應活性讓科學家普遍認為，環碳分子根本無法在日常實驗室條件下穩定存在，這嚴重限制了我們對其性質的深入研究和實際應用。

近日，英國牛津大學的研究團隊，成功解決了這個長期困擾科學界的難題，他們巧妙地利用超分子包覆策略，首次實現了環碳分子在常溫溶液中的穩定存在。研究團隊的關鍵創新，在於合成了一種環[48]碳[4]索烷（cyclo[48]carbon [4]catenane，C₄₈·M₃），這種結構就像將環[48]碳穿過三個具保護性的巨環分子，形成互鎖的結構來保護脆弱的碳環。多項光譜技術證實了這個分子結構：質譜分析顯示分子離子峰完全符合理論預測，證明分子確實形成；¹³C核磁共振光譜在72.9 ppm處出現單一共振峰，表明所有48個sp¹碳原子在化學環境中表現一致；拉曼光譜在1890 cm^-1處的強烈峰值與線性聚炔化合物特徵相符，進一步確認了sp¹碳鏈的存在。穩定性測試結果：該環碳分子在20°C的二氯甲烷溶液中半衰期長達92小時，與未保護的環[48]碳（半衰期僅約1小時）相比，穩定性提升了近百倍。