文档介绍：金属原子团簇惊现超强非金属特性
一种稳定的铝原子团簇——Al13在化学反应中作为一个小的实体,却表现出与非金属卤素相似的性质。
这是4月2日出版的《科学》杂志刊登的一项最新发现。 Castleman领导的研究小组通过实验数据和理论推算揭示,这种团簇在化学性质上表现得如同“超级卤素”,并且在反应过程和反应产物中始终保持这种特性。该研究的重要意义之一是表明这种原子团簇可以用作纳米构造的基础构件。
研究人员让铝原子的团簇与碘化氢气体之间产生气相反应,质谱分析表明该反应产物不多,最主要就是生成了Al13I-,一种非常稳定的阴离子团簇。通过能量计算考察铝团簇和碘原子的化学键特性表明,多余电子处于铝团簇位置,说明在整个反应过程中铝团簇保持着完整性。而由于它在化合物中表现出更大的电子亲和力,也就是比碘更能吸引自由电子,所以可被视为“超级卤素”。
据Castleman教授介绍,这项研究的目标之一是利用团簇构建新的纳米材料。目前人们在设计纳米材料时经常采用“自上而下”的方案,也就是将物质细分到小而更小。而他们的方案却是“自下而上”——将原子和分子整合到一起。而如果能使这些原子或分子保持所赋予的聚集特性,就能够创建新的纳米材料。问题的关键在于这些基础构件在反应中能维持各自的特性而不会聚合成更大的集合体。
“超级卤素”即便在很强的碘原子存在时也不瓦解,依然保持自己的特性。由此也展示了制备其他金属或合金团簇的可能性,这样人们就可以利用这些不同的团簇作为基础构件设计和成型具有特定性质的纳米材料。
《科学时报》文/张庆华