image: 该铁团簇的一个典型特征是其中心铁原子同周围12个铁原子之间的键没有任何桥连配体。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
近日，《国家科学评论》在线发表了南京师范大学陈旭东教授课题组和清华大学李隽教授课题组的合作研究成果，研究团队完成了具有二十面体结构的[Fe@Fe12]16+铁团簇的合成与计算化学研究。
合成团队使用[(Tp*)WFe3S3]作为构建模块，通过合理地引入中心铁以及还原剂，实现了从[Fe3]基元到[Fe@Fe12]团簇的构建。该团簇中铁的平均化合价仅为大约+1.23，中心铁原子与周围12个铁原子之间没有任何桥连配体。计算化学团队的研究揭示了电子结构和键合特性对该团簇稳定性的贡献：中心铁原子与周围12个铁原子之间的成键模式为独特的多中心铁-铁键；而外围12个铁原子之间的作用模式则为铁磁耦合作用；通过与外围配体[(Tp*)WS3]之间的Fe-S配位键和W-Fe键，[Fe@Fe12]团簇形成了类似超原子的十八电子壳闭壳层结构。计算化学研究表明该铁团簇的基态具有极高的电子自旋（S=32/2）。
该团簇的合成为更多高核过渡金属团簇的构建提供了新的思路和可行策略，而关于该团簇的计算化学研究则为深入理解铁铁键以及铁团簇的构效关系提供了丰富的参考，有助于进一步推动铁团簇在仿生、催化、磁存储等领域的应用。
研究详情请见原文：
Synthesis and characterization of iron clusters with an icosahedral [Fe@Fe12]16+ core
https://doi.org/10.1093/nsr/nwad327
Journal
National Science Review