该结果最近发表在《美国化学学会杂志》上。

论文作者、广岛大学高级科学与工程研究生院教授Manabu Abe说："在过去十年中，开壳分子不仅在反应性中间体领域，而且在材料科学领域都引起了相当大的关注。"

开壳分子可以获得或失去分子，这意味着它们可以调整为与其他化学品结合。例如，在碳纳米管中，碳原子和氢原子的环彼此紧密结合。然而，增加的环越多，管的特性就越能改变。Abe和他的团队研究了如果开壳分子暴露在除了碳原子和氢原子之外，还含有两个电子的分子轨道的系统中，CPP可能会发生什么变化。

将这些二元体系引入CPP的过程带来了一种新型的偶氮烷，或氮和一组弱键氢原子和碳原子的化合物。这种偶氮烷与六种CPPs形成，并退化为六种带有二律背反的CPPs。

"我们调查了解曲率和系统大小对粒子相互作用的影响，不同的状态和它们的独特特征，"Abe说。

研究人员发现，嵌入二元组的CPPs具有不同的状态和特性，例如被称为自旋的粒子的内在描述，这取决于最终系统中有多少CPPs。自旋，一个粒子的角动量，可以根据能量的平衡方式促进或阻碍系统的稳定性。例如，在单子状态下，即使有未结合的电子，系统仍然稳定，因为它们的自旋是相反的。三联态也可以保持稳定，因为它们的无键电子可以平行旋转。

"基态的自旋倍数在很大程度上取决于环的大小，"Abe说，他指的是自旋可以采取的潜在方向，这可以表明一个系统的稳定性。"较小的CPP衍生物倾向于单子基态"。

较小的单子态--轨道壳之间能量范围较小的二元CPPs也展示了碳纳米管的一个理想特性：芳香性，或在单一平面内更稳定的排列。由于碳氢环以不寻常的角度结合在一起形成管子，它们可以被强迫脱离排列并导致系统不稳定。一个系统中加入的环越多，系统就越不稳定。对于较小的单子态系统，环在一个平面上对齐，相比就更稳定。

下一步，研究人员计划进一步研究这种平面内的芳香性，目的是创造出具有强键的最大可能的结构，并且仍然表现出这种稳定的特性。