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南开清华合成“立方芳香性簇合物”开辟“先进材料”探索新空间
2015-03-12

近日,我院赵斌教授课题组和清华大学化学系李隽教授课题组在有关“立方芳香性金属簇合物”研究方面取得重大突破。历经8年探索,赵斌教授课题组合成出具有高的热稳定性和溶剂稳定性的八核Zn(I)立方结构簇合物,而李隽教授课题组为此体系进行了理论研究。在此基础上,他们提出了“立方芳香性”的概念和6n+2电子计数规则用于解释八核Zn(I)立方结构的特殊稳定性。

金属-金属键化学一直是无机化学的重要研究主题之一。近年来,探索具有新奇性能的先进材料,研究含有罕见低氧化态金属以及金属-金属键的化合物成为一个重要前沿,但低氧化态金属离子一般对水和空气敏感而难以稳定存在,目前学界已经合成出一些氧化态为+1的含金属-金属键(Zn, Mg, Co, Cd,Cr, Mo)的双核金属化合物,但一直未能制备出稳定的具有+1氧化态金属的多核金属簇合物。

“我们合成出的八核Zn(I)立方结构簇合物具有前所未有的立方芳香性电子结构,而其它金属离子的低氧化态类似结构也相继被我们合成出来,这些稳定的罕见氧化态金属簇合物作为功能单元,可以复合到纳米材料、多孔材料等功能材料中,预期在光、电、磁、催化、超高信息存储、以及很多目前想象不到的领域都具有独特的功能表现,为先进材料的探索提供新的途径。”赵斌介绍。

这项成果突破了从低氧化态双金属到多金属的金属-金属键的研究,首次实现了把+1氧化态Zn-Zn键合的功能单元嫁接到金属有机骨架等材料中,为构造含+1氧化态元素的功能新材料提供了一个新的思路。不仅如此,在理论上,立方芳香性的概念将不仅扩展了现有的芳香性理论,而且有望成为化学科学中的一个新概念,为该领域科研人员打开一片全新视野。

“把化学家们可以制备出的芳香结构的种类向前推进了一步。”文章发表以后,英国皇家化学会《Chemistry World》不吝赞美,并以“Chemists zinc up ‘aromatic’ metal cubes”为题对其进行了重点报道。(http://www.rsc.org/chemistryworld/2015/03/chemists-zinc-aromatic-metal-cubes)

此研究是在国家自然科学基金、科技部和教育部等资助下完成的,相关研究成果发表于《Nature Communications》杂志。

论文链接:http://www.nature.com/ncomms/2015/150223/ncomms7331/full/ncomms7331.html


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