发布机构: 山西省科技厅基础研究处 发布日期: 2014-07-18 16:58:12

中国“红灯笼”——我省科技人员在硼化学和类富勒烯基础研究领域取得重大突破

近日,山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授等合作,结合气相光电子能谱实验和高精度量子化学计算,首次观察到全硼富勒烯B40-/0 和B40团簇 (all-boron fullerene),并将其命名为硼球烯(Borospherene)。B40全硼富勒烯团簇呈现空心笼状结构,分子由顶端和底端两个相互交错的B6六元环及腰上两两相对的四个B7七元环相互融合而成,沿二重主轴方向略有拉长,整体分子恰似传统的“中国红灯笼”。该研究成果实现硼化学和类富勒烯分子研究领域的重大突破,B40-/0 的发现标志着硼球烯实验和理论研究的开端,预示着一个与碳富勒烯平行的、具有广阔科学前景的新兴研究领域。

1985年,以笼状C60为代表的碳富勒烯家族的发现成为世界科学史上的重要里程碑。该成果1996年获诺贝尔化学奖,为之后的单壁碳纳米管及单原子层石墨烯的发现奠定了基础。近三十年来,科学家们一直在探索周期表中与碳紧邻的硼元素是否也可能形成笼状富勒烯结构,国际上一直未能在实验上确定笼状硼团簇的存在。B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。硼球烯和低维硼纳米结构与相应碳富勒烯和低维碳纳米材料在性能上具有很强的互补性,两者结合可能对解决人类面临的能源和环境危机提供新的科学思路和技术,在储氢储锂、半导体、超导、绿色催化等领域具有重要应用前景。

该研究成果以山西大学为第一作者单位于7月13日在国际权威学术期刊《自然-化学》在线发表,《光明日报》于7月14日头版对此工作进行了专题报道。该工作得到国家自然科学基金、国家重点基础研究专项等科技计划联合资助。山西大学在读博士生陈强、白慧、田文娟及研究人员吕海港、吴艳波、穆跃文是论文的共同作者。

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