冲绳科学技术研究所携手多国科学家开发新型有机金属

新合成的21电子茂金属化合物的晶体结构，显示氮（蓝色）、钴（红色）、氢（绿色）和碳（灰色）原子。图片来源：日本冲绳科学技术研究所

科技日报北京9月5日电 （记者张梦然）日本冲绳科学技术研究所协同德国、俄罗斯科学家一起，成功开发了一种新的茂金属化合物。研究成果发表在新一期《自然·通讯》杂志上。

茂金属是一种有机金属化合物，以其多功能性和特殊的“三明治”结构而闻名。科学家对金属有机化合物化学性质的开创性研究曾赢得1973年诺贝尔化学奖。

茂金属的多功能性是因为它们能“夹心”许多不同的元素以形成各种化合物。它们可用于各种应用，包括聚合物的生产、测量血液中葡萄糖含量的血糖仪、钙钛矿太阳能电池以及用作催化剂。茂金属的化学结构允许形成多达20个电子的配合物，但18个电子的结构最受青睐，因为它是最稳定的版本。

研究人员称，拥有超过18个电子是罕见的，因为一旦超过18个电子，茂金属的化学键就开始拉长、断裂并改变结构。团队此次在19电子茂金属中又增加了两个电子，创造了一个21电子茂金属。大多数人此前认为这是不可能的，但是新开发的21电子茂金属在溶液和固态中均很稳定，可储存很长时间。

有了这种新的茂金属，研究人员可创造出用于医学、催化和能源领域的新材料，帮助解决重要的全球问题并提高人类的生活质量。

由于茂金属的三明治结构很容易改变，因此研究中最具挑战性的部分是证明氮已成功地与钴结合，而不会改变夹层结构。研究人员还要严格证明茂金属与所有相邻的碳原子正确结合，并且氮原子与钴原子相连。

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茂金属其实得名于环戊二烯基，它是以其为有机配体与金属键合的一类化合物。从上世纪50年代发现至今，这种“三明治”的化合物以其独特的结构激发着科研人员的探索热情。茂金属已广泛应用在各个领域，比如催化、合成、纳米技术、材料科学和医学等。之前，人们认为茂金属通常最多拥有18个电子。此次，研究者大胆地创造出了一个稳定的21电子茂金属。新的电子数量意味着可以有新的材料特性，也意味着那些传统难题或许会有新的解法。