北大在超卤素研究方面取得新进展

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最近国际知名学术期刊Physical Chemistry Chemical Physics(简称PCCP，影响因子为4.198)和ChemPhysChem(影响因子为3.349)分别以封面文章的形式刊发了北京大学工学院应用物理与技术研究中心王前教授课题组与其合作者题为“Tuning electronic and magnetic properties of silicene with magnetic superhalogens” 和 “All-metal clusters that mimic the chemistry of halogens”的研究论文，报道了他们在超卤素研究方面的最新成果。超卤素(superhalogen)是指电子亲和能(electron affinity, EA)比卤素原子【氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)】的EA(3.0-3.6 eV)更高的一类基团或分子。与卤素元素相比，超卤素表现出电负性更大、结构更丰富、性质更新颖等更加丰富的特征。超卤素因其具有很高的EA，可以作为构建性能稳定、安全性好的新型高能量密度材料(high engergy density material，HEDM)的结构单元;在化学研究领域中可以作为一种强氧化剂;并在制备有机超导体、成核剂以及生物催化剂等方面也有着广泛的应用前景。在过去30多年的时间里，人们的注意力主要集中在设计和合成新型的超卤素方面，然而如何应用已经合成的超卤素来调控材料的物理化学性质，以增强或实现材料的功能化是人们尚未深入研究的领域。 　　硅烯是继石墨烯之后的另一重大发现。由于硅材料与现代电子工业技术的相容性，硅烯的研究得到了广泛的关注。王前课题组首次系统而深入地研究了新合成的磁性超卤簇MnCl3对硅烯的表面修饰以及对其能带结构和磁性质的有效调控(PCCP 2014，16，22979)。PCCP审稿人高度评价道：“硅烯和超卤素都是当前物理学、化学和材料科学研究中的热点课题，该研究首次将这两个课题结合起来，提出了利用磁性超卤素对硅烯进行功能化修饰的新思路，从而使功能化的硅烯表现出比传统卤素修饰更优异的特性。”(“Silicene and superhalogen are two hotly pursued research topics in physics, chemistry and material science. For the first time, this study combines these two subjects together and provides some new views of functionalizing silicene by using magnetic superhalogen MnCl3 that displays some advantages over the conventional halogen atoms.”)
　　　另外，全金属超卤素的设计与合成是该研究领域的一个挑战性课题。超卤素通常是以金属元素为中心，传统卤素元素或氢(H)、氧(O)等轻质非金属元素为配体而构成。王前课题组从金(Au)元素独特的核外电子结构出发，首次从理论上证明了Au与H在与金属元素铝(Al)以及卤素元素相互作用形成超卤素团簇时具有相似的化学性质，从而设计了新型全金属超卤素AlAu4，并从理论上预言了由这种全金属超卤素与碱金属元素构成的材料具有良好的光学特性(ChemPhysChem 2013, 14, 3227)。这一工作把超卤素的研究视野从非金属原子扩展到全金属原子，为新型超卤素的设计与合成提供了新的思路，受到审稿人和编辑的高度评价。
　　这两篇文章的第一作者均为北京大学应用物理与技术研究中心博士研究生赵天山，通讯作者为王前教授。该研究工作得到了科技部“973”计划、自然科学基金委及教育部博士点基金的资助。

来源： http://www.cutech.edu.cn/cn/gxkj/2014/12/1418062891686302.htm