富勒管可被看作由碳纳米管片段和富勒烯端帽组成的管状分子，其内部空腔还可容纳金属离子形成内嵌金属富勒管。由于具有碳纳米管片段和管状结构，富勒管材料有望在单分子电学器件领域获得重要应用。相比于其它电学性质突出的纳米碳材料，富勒管具有明确且无缺陷的分子结构，良好的溶解性以及制备过程可重复等优势。然而富勒管的产率偏低，并且在制备过程中通常与其它富勒烯分子混杂在一起，导致其合成及分离难度较大，阻碍了对其电学等性质的深入研究。

中国科学院化学研究所王太山研究组多年来一直致力于金属富勒烯材料的合成与性质研究，最近他们成功合成分离得到了高纯度的铈基内嵌金属富勒管Ce₂@C₁₀₀，并对其电化学性质、磁学性质、单分子电导性质及超分子组装行为做了系统的研究。

基于Ce₂@C₁₀₀和Ce₂@C₈₀的结构联系，对二者进行了比较研究。实验结果发现碳管片段显著改变了Ce₂@C₁₀₀的电子结构和分子能级，并导致其电化学氧化还原电位与Ce₂@C₈₀相比发生了明显的位移。磁性表征显示Ce₂@C₁₀₀具有更高的摩尔磁化率及磁各向异性。

采用扫描隧道显微镜裂结（STM-BJ）技术，进行了单分子电导测试，结果表明Ce₂@C₁₀₀的碳笼短轴方向是电极的稳定连接取向，在此构象下测得的Ce₂@C₁₀₀的电导率比Ce₂@C₈₀的高出5到8倍。

将Ce₂@C₁₀₀与具有纳米环结构的环苯撑分子[12]CPP通过主客体相互作用形成超分子复合物，实验结果表明形成的超分子非常稳定，并可利用液相色谱进行分离。理论计算结果进一步揭示了该超分子的独特结构。

该工作在实验上表征了金属富勒管优异的单分子电导性质，基于金属富勒管与碳纳米环构筑了稳定的超分子复合物，阐明了金属富勒管的管状结构与性质之间的密切关系。这些研究表明该类纳米碳材料极具应用潜力。

Wang Li#, Fayu Qu#, Linshan Liu#, Zhuxia Zhang, Jiayi Liang, Yuxi Lu, Jie Zhang, Lin Wang*, Chunru Wang, Taishan Wang*, A Metallofullertube of Ce2@C100 with Carbon Nanotube Segment: Synthesis, Single-Molecule Conductance and Supramolecular Assembly. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e202116854. https://doi.org/10.1002/anie.202116854.