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稀土分子合金新研究拓展芳香性概念

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-07-13  来源:长春应用化学研究所  
核心提示:近日,中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室孙忠明课题组在稀土分子合金的研究中取得新进展,相关成果已经发表在《德国应用化学》上,同时美
 近日,中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室孙忠明课题组在稀土分子合金的研究中取得新进展,相关成果已经发表在《德国应用化学》上,同时美国《化学与工程新闻》也对该成果予以了报道,并以《稀土合金使芳香性理论迈上新台阶》为标题,认为该项工作成功地拓展了芳香性这个化学核心的概念。

谈及团队研究工作的核心意义,中科院长春应用化学研究所研究员孙忠明告诉《中国科学报》记者,研究的最大价值在于团队成功制备出了世界上首例反芳香性二元稀土——主族金属分子合金化合物。

“在我国,稀土元素具有得天独厚的资源优势,利用稀土和(半)金属构成的分子合金团簇,可以任意组装成各种物理性质和化学性质可调节的新型功能材料。”孙忠明表示,这将极利于把我国稀土资源优势转化为经济优势。

稀土元素与主族金属元素形成的“金属-金属键”是孙忠明团队需要攻克的难题。他告诉记者,在二元、三元甚至多元分子合金中,能够稳定成键的团簇所包含的原子个数和稀土的配位模式应具有一定规律。如何去发现这些合成规律,是团队需要去着力解决的。

考虑到稀土元素特殊而丰富的电子排布,可能对重主族金属元素产生特殊的诱导效应,导致价电子重排,形成具有独特物理性质的化合物,团队便利用理论化学对合成结果进行了辅助分析,从而真正获得了对稀土——主族金属成键的本质特征和电子特性的认知。

此外,在实验过程中,如何攻克稀土分子合金的合成技术和合成条件又成为了摆在团队前行中的一道屏障。

孙忠明解释:“大部分分子合金带有负电荷,所以极易被氧化,其合成条件将是非常苛刻的。”而要想非常好地开展这方面的工作,则需要团队同时具备高温无机固体化学和金属有机化学的合成背景,并掌握熟练的绝水绝氧操作技巧。

最终,孙忠明团队通过搭建合金前体化合物制备和稀土(过渡)金属有机化合物制备的两条操作技术路线,成功解决了稀土分子合金的合成技术和条件上的关键问题。

对于未来,孙忠明给予了展望。他指出目前团队的研究还处于起步阶段。在此次研究的基础上,团队将继续朝着分子合金的设计、合成及“金属-金属键”本质研究的目标前进。他们希望能够合成出具有特殊光、电、磁和化学性质的分子合金化合物,并通过澄清其几何结构,成功地确定出这种分子合金化合物的稳定性以及力学特性,使分子合金化合物成为有效的基本材料“建筑”的单元,从而定向组装出具有特定组分、特定功能及特定尺寸的新型功能材料。

孙忠明最大的心愿是:未来,通过他们的研究工作,能够让分子合金组装材料,成为材料科学领域一个大放异彩的“新星”,发挥出举足轻重的科学价值。

 
 
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