近日，我國科研團(tuán)隊(duì)在稀土化學(xué)領(lǐng)域取得重大突破。蘇州大學(xué)研究者攜手清華大學(xué)研究者，成功製備出了長期以來被視作“科研禁區(qū)”的稀土三重鍵化合物，打破了對稀土元素成鍵能力的傳統(tǒng)認(rèn)知，相關(guān)成果已發(fā)表在《自然·化學(xué)》上。
稀土礦山圖片
稀土元素包含鈧、釔及15種鑭系元素。稀土化合物因其獨(dú)特的磁、光、電、催化等性能，在多個領(lǐng)域具有重要的用途。例如，釹鐵硼等稀土永磁材料是電機(jī)（新能源汽車、家電、風(fēng)電）、變焦馬達(dá)（手機(jī)攝像頭）的核心元件，具有高磁能積和穩(wěn)定性。添加稀土氧化物如Y?O?、La?O?可優(yōu)化Al?O?、Si?N?、ZrO?等結(jié)構(gòu)陶瓷的燒結(jié)性能，提升強(qiáng)度與耐熱性。摻鉺光纖放大器（EDFA）是光通信核心器件。氧化鈰用作玻璃工業(yè)添加劑，作板玻璃研磨材料，還可用在化妝品中起到抗紫外線作用。
稀土永磁材料圖片
在稀土化合物中，化學(xué)鍵通常以離子鍵為主，這源於稀土元素較大的原子半徑和較低的電負(fù)性，導(dǎo)致靜電相互作用占主導(dǎo)地位。由於4f軌道的收縮效應(yīng)與5d軌道能量較高，稀土元素難以有效參與軌道雜化，因此形成共價鍵（尤其是多重鍵）的能力顯著受限。
據(jù)悉，此次研究中，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地借助富勒烯分子籠的空間限域和保護(hù)作用，採用改良電弧放電技術(shù)，成功製備出首個富勒烯內(nèi)嵌的稀土元素鈰與碳形成的三重鍵化合物，實(shí)現(xiàn)了鈰碳三重鍵的穩(wěn)定構(gòu)築。該研究不僅為稀土化學(xué)鍵的研究開拓了新方向，更對稀土化合物和新材料的製備具有重要意義。
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