低周期原子摻雜硼團簇結構和穩定性的理論研究

《低周期原子摻雜硼團簇結構和穩定性的理論研究》是依託吉林大學，由崔中華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：低周期原子摻雜硼團簇結構和穩定性的理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：崔中華
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

硼原子的獨特成鍵特性使硼團簇具有豐富而新奇的拓撲結構以及獨特的成鍵模式，其潛在的套用價值吸引了廣泛關注。本項目利用低周期原子摻雜來理論研究摻雜原子對新奇硼團簇（如平面、籠狀、管狀等）在熱力學穩定性及成鍵模式等方面的影響。通過總結分析摻雜對硼團簇影響與摻雜原子特性之間的關聯，建立有效摻雜方案，實現調控新奇硼團簇的成鍵模式以及熱力學穩定性，進一步設計一系列具有奇特電子、幾何結構的摻雜硼團簇體系。本項目預期通過低周期原子摻雜為新奇硼團簇成為有效建築單元以及其潛在套用提供重要的理論鋪墊，並為硼團簇生長機制提供有價值的理論依據。

結題摘要

硼原子缺電子特性使硼團簇具有豐富的幾何結構和電子特性，這也促使新奇硼團簇的理論研究成為了分子科學的研究熱點之一。本項目利用低周期原子（主要為鹼金屬/鹼土金屬）摻雜硼團簇來研究摻雜原子對新奇硼團簇在成鍵模式及穩定性等方面的影響。通過總結分析摻雜原子特性與摻雜對硼團簇改性之間的關聯，建立有效摻雜方案，利用摻雜手段實現調控新奇硼團簇的成鍵模式以及熱力學穩定性。本項目主要的研究要點及其科學意義包括：①利用硼環離域π電子體系為有效的配體環境，穩定了新奇的Be-Be相互作用，在Be2B7-和Be2B8結構中發現了超短的Be-Be非鍵相互作用（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 7841），該研究的科學意義在於理論預測新型原子團簇及原子間相互作用，拓展及豐富人們對於原子間相互作用能力的認知。②利用鹼金屬強的電荷轉移能力，發現了靜電作用對硼團簇結構演變的重要影響，其中Li2B12和Li3B12體系是目前報導中尺寸最小的硼雙環和硼籠狀結構，該項研究對硼團簇的生長模式和機理探索有著重要的啟示作用（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4627）。另一方面，利用本項目的支持，本課題組針對摻雜新奇硼團簇體系建立了高效的初始搜尋策略，主要涉及到方法、基組、最佳化參數設定、最佳化程式等方面。摻雜原子的特殊性致使一些新奇硼團簇的發現，項目中討論了摻雜原子對主體硼團簇電子和幾何結構的影響，進一步揭示硼團簇的生長機理和生長模式。本項目利用了低周期原子摻雜手段為新奇硼團簇成為有效建築單元以及其潛在套用提供重要的理論鋪墊，並為硼團簇的生長機制提供了有價值的理論依據。