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原子团簇是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体。其中，“超原子(superatom)”是一种特殊的原子团簇，由于这类团簇可以表现出类似于元素周期表中某个原子或某一族元素的化学特征，因此超原子的研究可以拓展传统的二维元素周期表，从而延伸至新的“三维元素周期表”。近期，我院与本校化学化工学院及湘潭大学组成的研究团队，在该领域研究取得重要进展，相关成果“Bonding of Two 8-Electron Superatom Clusters”发表在国际化学权威刊物《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, doi: 10.1002/anie.201810718）。论文第一作者为我院副教授金山博士，我校化学化工学院博士生邹雪娟和湘潭大学博士生熊林为共同一作，我校朱满洲教授、汪恕欣研究院和湘潭大学裴勇教授为共同通讯作者。

前期研究表明，某些金属形成的团簇具有与Ne相似的超原子电子结构，例如+5价的Au₁₃纳米簇。已有的实验表明，该类超原子团簇在形成超原子分子时，会共享部分金属原子，形成其他类分子结构，而不会形成Ne原子的二聚体（Ne₂型超分子）结构。虽然理论计算表明Ne₂型超分子可以稳定存在，然而在实验上却一直缺乏直接的晶体证据。

该研究团队在Bonding of Two 8-Electron Superatom Clusters (Angew. Chem. int. Ed. 2018. doi: 10. 1002/anie 201810718)的工作中，报道了两个独立Ne型超原子团簇(AuAg₁₂)⁵⁺ 在不共享金属原子的前提下形成Ne型超原子分子（Ne₂）。这是首次在实验上证明了类似Ne原子二聚物（Ne₂）的金属纳米团簇的存在，其确定的结构有助于对Ne原子二聚物（Ne₂）的键合方式的了解，同时通过理论计算进一步加深了对8e超原子金属簇合物的键合方式的理解。该项研究表明，超原子不仅可以表现出类似单原子的稳定性，而且在构建超原子材料时，可以突破原有单原子的电子规则限制。这一发现，为设计合成具有特殊性质的超原子材料奠定了实验基础，并将对未来探索更多超原子团簇组装后形成二聚体、三聚体等多聚体具有重要的指导作用。