南开清华化学家合成“立方芳香性簇合物”开辟“先进材料”探索新空间

近日，南开大学化学学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。（通讯员 马超）