新型有機(jī)金屬“三明治”化合物出現(xiàn) 將在醫(yī)學(xué)、催化和能源領(lǐng)域創(chuàng)造新材料

新合成的21電子茂金屬化合物的晶體結(jié)構(gòu)，顯示氮（藍(lán)色）、鈷（紅色）、氫（綠色）和碳（灰色）原子。 圖片來源：日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所

科技日?qǐng)?bào)北京9月5日電 （記者張夢(mèng)然）日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所協(xié)同德國、俄羅斯科學(xué)家一起，成功開發(fā)了一種新的茂金屬化合物。研究成果發(fā)表在新一期《自然·通訊》雜志上。

茂金屬是一種有機(jī)金屬化合物，以其多功能性和特殊的“三明治”結(jié)構(gòu)而聞名?？茖W(xué)家對(duì)金屬有機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)的開創(chuàng)性研究曾贏得1973年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

茂金屬的多功能性是因?yàn)樗鼈兡堋皧A心”許多不同的元素以形成各種化合物。它們可用于各種應(yīng)用，包括聚合物的生產(chǎn)、測(cè)量血液中葡萄糖含量的血糖儀、鈣鈦礦太陽能電池以及用作催化劑。茂金屬的化學(xué)結(jié)構(gòu)允許形成多達(dá)20個(gè)電子的配合物，但18個(gè)電子的結(jié)構(gòu)最受青睞，因?yàn)樗亲罘€(wěn)定的版本。

研究人員稱，擁有超過18個(gè)電子是罕見的，因?yàn)橐坏┏^18個(gè)電子，茂金屬的化學(xué)鍵就開始拉長(zhǎng)、斷裂并改變結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)此次在19電子茂金屬中又增加了兩個(gè)電子，創(chuàng)造了一個(gè)21電子茂金屬。大多數(shù)人此前認(rèn)為這是不可能的，但是新開發(fā)的21電子茂金屬在溶液和固態(tài)中均很穩(wěn)定，可儲(chǔ)存很長(zhǎng)時(shí)間。

有了這種新的茂金屬，研究人員可創(chuàng)造出用于醫(yī)學(xué)、催化和能源領(lǐng)域的新材料，幫助解決重要的全球問題并提高人類的生活質(zhì)量。

由于茂金屬的三明治結(jié)構(gòu)很容易改變，因此研究中最具挑戰(zhàn)性的部分是證明氮已成功地與鈷結(jié)合，而不會(huì)改變夾層結(jié)構(gòu)。研究人員還要嚴(yán)格證明茂金屬與所有相鄰的碳原子正確結(jié)合，并且氮原子與鈷原子相連。

【總編輯圈點(diǎn)】

茂金屬其實(shí)得名于環(huán)戊二烯基，它是以其為有機(jī)配體與金屬鍵合的一類化合物。從上世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)至今，這種“三明治”的化合物以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)激發(fā)著科研人員的探索熱情。茂金屬已廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，比如催化、合成、納米技術(shù)、材料科學(xué)和醫(yī)學(xué)等。之前，人們認(rèn)為茂金屬通常最多擁有18個(gè)電子。此次，研究者大膽地創(chuàng)造出了一個(gè)穩(wěn)定的21電子茂金屬。新的電子數(shù)量意味著可以有新的材料特性，也意味著那些傳統(tǒng)難題或許會(huì)有新的解法。

來源：科技日?qǐng)?bào)