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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
太陽系系主任
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駱智訓課題組在高自旋磁性團簇研究方面取得重要進展
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駱智訓課題組在高自旋磁性團簇研究方面取得重要進展 2023-08-28 | 編輯：lry | 【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】 開發(fā)具有預期穩(wěn)定性、規(guī)則結(jié)構(gòu)和精確組分的功能材料是化學研究的重要內(nèi)容之一。高自旋磁性團簇由于其電子結(jié)構(gòu)與幾何構(gòu)型、自旋態(tài)以及原子間相互作用區(qū)別于塊體材料，常展現(xiàn)出奇異的物理化學性質(zhì)，為自旋電子學材料和微器件的設(shè)計開發(fā)提供新的思路。 在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，分子動態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)實驗室駱智訓研究員課題組利用自主設(shè)計搭建的質(zhì)譜與光電子能譜儀器，在金屬團簇與超原子研究方面取得了序列進展（Sci. China Chem. 2022, 65, 1594; J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 733; 2022, 13, 9711; Sci. Bull. 2022, 67, 2280; Chem. - Eur. J. 2023, e202300167; Commun. Chem. 2023, 6, 149)。 最近，駱智訓課題組、姚建年課題組聯(lián)合清華大學李雋教授理論團隊，在探究陰離子Rhn-（n=3-33）簇與幾種典型氣體（包括O2、CO2、CH4和CH3Br）的反應中發(fā)現(xiàn)，Rh19-是具有特殊穩(wěn)定性的幻數(shù)團簇，并結(jié)合光電子能譜確定了其高對稱性與鐵磁性的超八面體結(jié)構(gòu)（S＝10/2）。有趣的是，Rh元素本身并非磁性。研究表明，強磁性團簇Rh19-的特殊穩(wěn)定性主要來源于其獨特的電子結(jié)構(gòu)與成鍵方式，且具有特殊的超原子軌道特征1S2|2S22P6|3S23P6�；诖�，他們進一步提出了金屬團簇“電子自旋態(tài)異構(gòu)體(Electron-spin state isomers, ESSIs)”的新概念，剖析了Rh19-團簇光電子能譜熱帶（Hot-bands）。 圖1. 鐵磁性超八面體Rh19-團簇的發(fā)現(xiàn) 該工作發(fā)現(xiàn)了一種高對稱的、尺寸在1nm的Rh19-團簇，對應于面心立方晶體銠的一個片段，詮釋了從金屬原子到可調(diào)控磁/電性質(zhì)固體材料的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，為深入認識過渡金屬光電子性質(zhì)提供了原子精準的范例，也為材料基因的原子構(gòu)造提供了新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表于Science Advances期刊上（DOI: 10.1126/sciadv.adi0214），論文的共同第一作者是化學所博士生賈鈺涵、南方科技大學副教授許聰俏和化學所助理研究員崔超男，通訊作者是化學所駱智訓研究員和清華大學李雋教授。 圖2 （a）基于自主研制儀器(TOF-MS)制備的陰離子Rhn-團簇與CO2反應前后的質(zhì)譜圖；（b）Rh19-團簇分別在355 nm和266 nm激光下的光電子能譜；（c）金屬團簇電子自旋態(tài)異構(gòu)體(Electron-spin state isomers, ESSIs)機制；（d）由全局搜索確定的Rh19-的最低能量結(jié)構(gòu)及范德華半徑；（e）Hirshfeld電荷布居；（f）Rh19-的自旋密度布居。 分子動態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)實驗室 2023年8月28日 |
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