Une recherche révolutionnaire menée par le Département de chimie de l'Université d'Oxford au Royaume-Uni a permis pour la première fois la synthèse de molécules de carbone cycliques qui sont stables dans un environnement de solution à température ambiante et peuvent être caractérisées spectralement. Les résultats pertinents ont été publiés dans la revue Science. Ce nouveau type d'allotrope de carbone est appelé carbone cyclique [48] et existe dans la structure caténane [4]. Autrement dit, le cycle carboné C48 est imbriqué avec trois molécules macrocycliques, ce qui améliore considérablement sa stabilité.
Auparavant, les anneaux d'atomes de carbone purs ne pouvaient être étudiés qu'en phase gazeuse ou à des températures extrêmement basses (4-10K). En optimisant la stratégie de synthèse (sélection d'anneaux de carbone de grande taille avec une faible contrainte de déformation, utilisation d'une protection de filetage macrocyclique et développement de conditions de réaction douces), l'équipe a réussi à préparer une molécule de carbone cyclique avec une demi-vie de 92 heures dans une solution à 20°C. Il s’agit du deuxième allotrope de carbone pouvant être étudié dans des conditions conventionnelles de laboratoire, après la synthèse du fullerène en 1990.
L'équipe de recherche a confirmé la structure de la carbonine cyclique par spectrométrie de masse, résonance magnétique nucléaire, spectroscopie d'absorption ultraviolette-visible et spectroscopie Raman. Les données RMN ont montré que 48 atomes de carbone se trouvaient exactement dans le même environnement chimique, confirmant ainsi sa structure cyclique hautement symétrique.
La recherche, qui a duré de nombreuses années, a été réalisée dans l'installation de résonance magnétique nucléaire de pointe du département de chimie de l'université d'Oxford, en collaboration avec les efforts de recherche de l'université de Manchester, de l'université de Bristol et de l'installation laser centrale du laboratoire Rutherford Appleton. Cette percée a jeté les bases de l’exploration des propriétés et des applications des molécules de carbone cycliques, marquant une nouvelle étape dans la recherche sur les matériaux carbonés.