莫比烏斯帶（Möbius strip），是一種只有單面的幾何曲面：沿著帶子走一圈，便會回到出發點的鏡像位置。化學家一直夢想著要合成出具有莫比烏斯拓撲結構的分子，因為此類分子的π電子軌域將賦予分子截然不同的芳香性及電子特性。在π共軛環狀體系中，軌域拓撲主要分為兩大類：第一類，是Hückel拓撲的π軌域，繞環一圈後不發生扭轉，苯是最典型的例子；第二類，是莫比烏斯拓撲的軌域，在繞環一圈後扭轉180°，波函數的相位隨之偏移π，類似莫比烏斯帶翻面的效果。目前，已有多種莫比烏斯芳香烴被成功合成，包括扭曲的碳環帶，甚至有軌域扭轉三次（共540°）的分子。然而，在莫比烏斯拓撲與Hückel拓撲之間，還有一種理論上存在的中間狀態——每繞行一圈時軌域只扭轉90°，稱為半莫比烏斯拓撲（half-Möbius topology）。Hückel拓撲的軌域繞環一圈就能回到原狀；莫比烏斯拓撲需要繞兩圈；而半莫比烏斯拓撲則需要繞四圈才能完全回到出發時的狀態。然而，目前從未有任何分子被實驗證實具有半莫比烏斯拓撲。

近日，英國牛津大學和瑞士IBM研究院等機構的研究團隊，利用原子操控技術在氯化鈉表面合成了C₁₃Cl₂分子，即一個由13個碳原子和2個氯原子組成的環狀分子，並以原子力顯微鏡（AFM）和掃描穿隧顯微鏡（STM）進行全面表徵。研究發現，C₁₃Cl₂存在三種可逆的狀態：兩個具有掌性的單重態（¹2-P和¹2-M），分別對應半莫比烏斯拓撲的一對鏡像異構物；以及一個平面三重態（³2），對應普通的Hückel拓撲。AFM確認了單重態的非平面幾何結構，發現兩個氯原子分別向環面的上方和下方傾斜；STM則直接成像了LUMO的螺旋形電子密度分布（helical orbital density），與理論預測完全吻合。理論計算指出，單重態的非平面幾何源於螺旋偽楊-泰勒效應（helical pseudo Jahn-Teller effect），即系統透過結構扭曲來打破近乎簡併的前緣軌域，使能量降低約0.26電子伏特，穩定了掌性基態。研究人員表示，這是首次在實驗上合成並操控具有半莫比烏斯拓撲的分子，為探索新型拓撲量子材料奠定了基礎。