稀土双金属反夹心硼团簇的新发现

我系李隽教授课题组与美国布朗大学Wang Lai-Sheng (王来生)教授课题组合作,在稀土金属掺杂硼团簇的研究工作中取得重要进展。通过光电子能谱实验和量子化学理论研究,他们发现了具有高度对称性的双稀土金属反夹心硼团簇 Ln(B8)Ln (Ln = La, Pr, Tb)。相关研究成果发表在《美国科学院院志》上(Proc. Natl. Acad. Sci. USA)。我系博士生李婉璐是上述论文的第一作者,布朗大学博士生陈藤藤系共同第一作者。

过去三十年来,碳团簇及其纳米材料诸如富勒烯、碳纳米管、石墨烯、石墨炔等受到人们的广泛关注,但对其近邻硼元素的团簇及相关纳米材料的研究却相对较少。近年来,上述两个课题组合作,对硼团簇进行了系统深入的研究,为新型硼材料的设计奠定了基础(Nat. Rev. Chem. 2017, 1, 71)。此次发现的Ln(B8)Ln化合物(图1)由两个稀土金属与八个硼原子结合,通过 金属与硼环离域轨道的相互作用,构成了独特的s型和p型双重芳香性,该结构还展示了一种新型的(d-p)d键,对增强体系的稳定性发挥了重要作用。

上述发现丰富了人们对金属硼化合物团簇及相关固体材料电子结构的认识,丰富了化学键的类型。这一发现表明,通过不同类型金属掺杂不仅可以平衡硼材料的电子分布,而且可以得到具有优异磁性质、电性质、光学性质和催化性质的新型材料。相关论文链接如下:

http://www.pnas.org/content/early/2018/07/03/1806476115

https://www.nature.com/articles/s41570-017-0071

 

 

图1. Ln2B8结构示意图