稀土是重要的戰(zhàn)略資源,其化學(xué)鍵性質(zhì)直接影響稀土化合物的特性、功能和技術(shù)應(yīng)用。近日,蘇州大學(xué)諶寧課題組與清華大學(xué)李雋課題組合作,成功制備了長期以來被視為“科研禁區(qū)”的稀土三重鍵化合物,打破了對(duì)稀土元素成鍵能力的傳統(tǒng)認(rèn)知。相關(guān)成果已發(fā)表在《自然·化學(xué)》上。
稀土元素包括鈧、釔和15種鑭系元素,電子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多樣。在稀土化合物中,化學(xué)鍵主要以基于靜電作用的離子鍵形式存在。由于4f軌道的收縮效應(yīng)和5d軌道的較高能量,稀土元素形成共價(jià)鍵,特別是雙重鍵和三重鍵的能力十分有限。因此,制備出含雙重鍵的鑭系稀土化合物已是極為罕見,而制備其三重鍵化合物更是被認(rèn)為“不可能”。
該研究中,團(tuán)隊(duì)利用富勒烯分子籠的空間限域和保護(hù)作用,采用改良電弧放電技術(shù),成功制備出首個(gè)富勒烯內(nèi)嵌的稀土元素鈰與碳形成的三重鍵化合物,實(shí)現(xiàn)了鈰碳三重鍵的穩(wěn)定構(gòu)筑。
這一研究成果不僅為稀土化學(xué)鍵的研究開拓了新方向,還對(duì)稀土化合物和新材料的制備具有重要意義。