超原子金团簇的三中心两电子成键模型

发布者:信息管理员发布时间:2022-11-15浏览次数:10

配体保护的金团具有丰富而独特的结构与理化性质特征,是纳米材料领域研究的热点之一。近年来,实验中获得了多样化的配体保护金团簇结构,其稳定性规律也引起了理论化学家的关注。某些金团核心的电子结构壳层满足超原子价电子规律,具有较高的稳定性和高对称性的几何结构。而以这些超原子核为基本单元,可以进一步进行组装,获得超原子分子、超原子网络或超原子晶体。

探索组装团簇的电子结构规律,是设计团簇组装结构的关键。2021年,金荣超课题组在实验中获得了一种具有高稳定性的Au36Ag2(SR)18团簇,该团簇核心由三个二十面体[Au12Ag]通过面对面融合的方式构成,其电子壳层无法用现有的电子结构模型解释。我院的程龙玖教授课题组提出一种全新的多超原子中心化学键模型,揭示了该团簇的电子结构稳定性规律。基于该模型,团簇的[Au30Ag2]12+核可以看作由三个超原子构成的三角形超原子分子,三个超原子单元间形成了一个三超原子中心两电子的多中心键,使各超原子的电子结构达到了闭壳层。该成键体系特征类似于简单原子中的多中心键。本工作提出了一种全新的超原子成键模型,拓展了超级共价键的内涵,为团簇组装结构的设计提供了指导。

图1. Au36Ag2(SR)18团簇中的三超原子中心两电子键

相关工作以“Superatomic Three-Center Bond in a Tri-Icosahedral Au36Ag2(SR)18 Cluster: Analogue of 3c-2e Bond in Molecules” 为题发表于 Journal of Physical Chemistry Letters (2022, 13, 10147-10152)。tyc1286太阳集团的徐畅老师为第一作者,程龙玖教授和史丽丽副教授为通讯作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金(21873001, 22103001, 22273001)和安徽省青年科学基金(2108085QB64)的支持。