新型有機金屬“三明治”化合物出現 將在醫學、催化和能源領域創造新材料

新合成的21電子茂金屬化合物的晶體結構，顯示氮（藍色）、鈷（紅色）、氫（綠色）和碳（灰色）原子。 圖片來源：日本沖繩科學技術研究所

科技日報北京9月5日電 （記者張夢然）日本沖繩科學技術研究所協同德國、俄羅斯科學家一起，成功開發了一種新的茂金屬化合物。研究成果發表在新一期《自然·通訊》雜志上。

茂金屬是一種有機金屬化合物，以其多功能性和特殊的“三明治”結構而聞名。科學家對金屬有機化合物化學性質的開創性研究曾贏得1973年諾貝爾化學獎。

茂金屬的多功能性是因為它們能“夾心”許多不同的元素以形成各種化合物。它們可用于各種應用，包括聚合物的生產、測量血液中葡萄糖含量的血糖儀、鈣鈦礦太陽能電池以及用作催化劑。茂金屬的化學結構允許形成多達20個電子的配合物，但18個電子的結構最受青睞，因為它是最穩定的版本。

研究人員稱，擁有超過18個電子是罕見的，因為一旦超過18個電子，茂金屬的化學鍵就開始拉長、斷裂并改變結構。團隊此次在19電子茂金屬中又增加了兩個電子，創造了一個21電子茂金屬。大多數人此前認為這是不可能的，但是新開發的21電子茂金屬在溶液和固態中均很穩定，可儲存很長時間。

有了這種新的茂金屬，研究人員可創造出用于醫學、催化和能源領域的新材料，幫助解決重要的全球問題并提高人類的生活質量。

由于茂金屬的三明治結構很容易改變，因此研究中最具挑戰性的部分是證明氮已成功地與鈷結合，而不會改變夾層結構。研究人員還要嚴格證明茂金屬與所有相鄰的碳原子正確結合，并且氮原子與鈷原子相連。

【總編輯圈點】

茂金屬其實得名于環戊二烯基，它是以其為有機配體與金屬鍵合的一類化合物。從上世紀50年代發現至今，這種“三明治”的化合物以其獨特的結構激發著科研人員的探索熱情。茂金屬已廣泛應用在各個領域，比如催化、合成、納米技術、材料科學和醫學等。之前，人們認為茂金屬通常最多擁有18個電子。此次，研究者大膽地創造出了一個穩定的21電子茂金屬。新的電子數量意味著可以有新的材料特性，也意味著那些傳統難題或許會有新的解法。

來源：科技日報