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这种“金属氧立方”会成为新的“基因材料”吗?| NSR

已有 785 次阅读 2020-9-28 15:37 |系统分类:论文交流

近期,中科院化学所姚建年院士、骆智训研究员,北京大学深圳研究生院潘锋教授、清华大学李隽教授等在《国家科学评论》(National Science Review,NSR) 发表研究论文,报道了具有特殊稳定性的类钙钛矿结构中性团簇Co13O8,理论研究表明该团簇具有独特的立方芳香性。这类新型的氧钝化金属团簇有望用作基因新材料,研究人员将其命名为“金属氧立方”(metalloxocubes)。

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在自主研制的深紫外仪器平台上,研究者气相合成了一系列Con团簇,并使用先进的皮秒脉宽177.3nm深紫外激光高效光电离质谱(DUV-LIMS)技术,观测了中性钴团簇与氧气的反应,从中发现了具有特殊稳定性的幻数团簇Co13O8 (如下图)。

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纯的中性Con团簇质谱分布;B/C Con团簇与中量及大量氧气反应后质谱分布;插图为仪器制样方法与Co13O8氧立方的NICS芳香性描述。


为了研究Co13O8团簇的几何结构及化学/物理性质,研究者运用3种不同的计算方法进行结构搜索,结果,3种方法得到了一致的全局极小结构,即13个金属在中心而8个氧原子锚定8个角的金属氧立方结构(metalloxocubes)。

更进一步,研究者确认“金属氧立方”独特的稳定性与其体心立方结构、突出的前线轨道能隙,乃至芳香性均相关,并讨论了从二十面体Co13到立方Co13O8的结构演化过程中的热力学和反应动力学问题。通过计算其核独立化学位移与磁感应电流密度,并结合电子结构与轨道分析,研究者还深入诠释了Co13O8的立方芳香性及其化学本质。

这项研究是从理解原子到宏观物质的结构演变出发,并由此构建新材料、探索稳定团簇新物种的一次有益尝试。具有独特稳定性和立方芳香性的“金属氧立方”中性氧钝化金属团簇有望成为一种合适的候选基因材料。



文章信息:[点击下方链接可获取全文] 

Co13O8—metalloxocubes: A new class of perovskite-like neutral clusters with cubic aromaticity

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa201

 

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