分子基碳材料因其独特的几何形状，具备导电性、良好的可见光吸收性和发光性等物理化学性质，受到广泛关注。一个原子石墨烯平面围绕着垂直于基面的线连续螺旋，可形成具有黎曼曲面的三维结构。黎曼曲面不仅在现代数学发展中发挥着至关重要的作用，还为多功能弯曲碳材料的设计和合成提供新见解。理论预测表明，当施加电压时，具有类似于黎曼曲面的碳螺线管可作为量子导体，产生较大的磁场和电感。然而，实现这种具有大共轭延伸的螺旋拓扑形貌是一项重大挑战。

杜平武课题组利用精确的自下而上的合成方法，通过合理设计、合成合适的分子前体以实现目标分子的螺旋扭曲，成功构建了首个具有黎曼曲面的大共轭无金属碳纳米螺线管材料。

课题组结合多尺度实验表征手段及理论分析，对碳纳米螺线管的结构特征和性质开展了系统研究，证实该材料具有大共轭碳骨架、清晰的单链螺旋分子结构以及强烈的红色发光特性。磁性测试结果表明，常温下碳纳米螺线管含有大量自由基单电子，显示出强烈的电子顺磁共振磁信号，在低温下具有顺磁性响应和复杂的磁有序行为。

这一成果扩充了弯曲碳同素异形体材料的范畴，为未来开发多种螺旋碳材料提供了实验基础。审稿人认为，碳纳米螺线管材料的制备是碳同素异形体领域的一个里程碑，将引发人们对其未经探索物理性质的兴趣。（桂运安 王敏）