탄소원자는 서로 다른 방법이나 형태로 결합해 탄소나노튜브와 다이아몬드, 흑연 등 많은 동속체가 확인되고 있다. 탄소 동소체로 존재 가능성이 지적되면서 많은 화학자가 만들려고 했지만 실패한 탄소원자만으로 이뤄진 고리를 하버드대학과 IBM 연구팀이 만드는 데 성공했다고 한다.
탄소나노튜브는 원자 1개가 원자 3개와 결합하고 있지만 다이아몬드는 원자가 원자 4개와 결합하는 등 탄소원자는 다양한 구성으로 다른 원자와 화학 결합할 수 있다. 또 탄소원자는 근처에 있는 원자 2개와만 결합할 수 있기 때문에 양쪽에서 탄소원자와 결합한 조합을 순환해 탄소원자만으로 만들어진 환상의 탄소동소체를 만들 수 있을 것으로 알려져 왔다.
이런 탄소원자 고리는 시클로카본(Cyclocarbon)이라고 불린다. 수많은 화학자가 합성하려고 시도했지만 실패를 해온 것. 환상 구조와 다이아몬드, 그래핀 등과 비교해 화학적 반응성이 높고 그 중에서도 굽은 때의 안정성이 낮아지는 게 문제였다.
옥스퍼드대학 연구팀은 이런 시클로카본을 생성하기 위해 연구를 계속해왔다. 연구팀은 먼저 탄소원자 뿐 아니라 산소원자를 포함한 고리를 만들어 이 고리를 스위스에 위치한 IBM 연구소에 보내 연구소에서 산소원자를 제거하는 방법을 시도했다.
스위스 연구팀은 진공 챔버에서 염화나트륨 층에 옥스퍼드대학에서 보낸 고리를 올려 전류를 이용해 산소 원자를 제거하는 작업을 실시했다. 시행착오 끝에 연구팀은 탄소로만 이뤄진 고리 그러니까 시클로카본을 만드는 데 성공했다. 완성된 시클로카본은 탄소원자 18개가 늘어선 구조로 이뤄져 있다.
IBM 연구팀이 현미경으로 시클로카본을 조사한 결과 탄소고리는 단일 결합과 삼중 결합을 교대로 갖고 있는 걸 발견했다. 시클로카본이 어떻게 결합되어 있는지 지금까지 이론이 일치하지 않았지만 실제로 만들어내면서 결론이 난 것이다.
단일 결합과 삼중 결합이 교대로 된 구조는 시클로카본 반도체의 성질을 주고 미래에는 이 성질을 이용해 분자 크기 전자부품에 응용할 가능성이 있다고 한다. 연구팀은 시클로카본의 특성에 대해 조사를 계속하고 있으며 시클로카본 양산 방법에 대해서도 연구를 실시할 예정이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.