Eine bahnbrechende Forschung unter der Leitung des Department of Chemistry der Universität Oxford im Vereinigten Königreich gelang erstmals die Synthese zyklischer Kohlenstoffmoleküle, die in einer Lösungsumgebung bei Raumtemperatur stabil sind und spektral charakterisiert werden können. Die entsprechenden Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht. Diese neue Art von Kohlenstoffallotrop wird als zyklischer [48]-Kohlenstoff bezeichnet und liegt in der [4]-Catenan-Struktur vor. Das heißt, der C48-Kohlenstoffring ist mit drei makrozyklischen Molekülen verknüpft, was seine Stabilität deutlich verbessert.
Bisher konnten Ringe aus reinen Kohlenstoffatomen nur in der Gasphase oder bei extrem niedrigen Temperaturen (4-10 K) untersucht werden. Durch die Optimierung der Synthesestrategie – Auswahl großer Kohlenstoffringe mit geringer Spannungsspannung, Verwendung eines makrozyklischen Threading-Schutzes und Entwicklung milder Reaktionsbedingungen – gelang es dem Team, erfolgreich ein zyklisches Kohlenstoffmolekül mit einer Halbwertszeit von 92 Stunden in einer 20 °C-Lösung herzustellen. Nach der Fullerensynthese im Jahr 1990 ist dies das zweite Kohlenstoffallotrop, das unter herkömmlichen Laborbedingungen untersucht werden kann.
Das Forschungsteam bestätigte die Struktur des zyklischen Carbonins durch Massenspektrometrie, Kernspinresonanz, Ultraviolett-sichtbare Absorptionsspektroskopie und Raman-Spektroskopie. NMR-Daten zeigten, dass sich 48 Kohlenstoffatome in genau derselben chemischen Umgebung befanden, was die hochsymmetrische Ringstruktur weiter bestätigte.
Die jahrelange Forschung wurde in der hochmodernen Kernspinresonanzanlage im Fachbereich Chemie der Universität Oxford in Verbindung mit den Forschungsanstrengungen der Universität Manchester, der Universität Bristol und der Central Laser Facility am Rutherford Appleton Laboratory abgeschlossen. Dieser Durchbruch legte den Grundstein für die Erforschung der Eigenschaften und Anwendungen zyklischer Kohlenstoffmoleküle und markierte eine neue Etappe in der Kohlenstoffmaterialforschung.