合金单晶材料的电子结构新理论:超原子晶体
批准号:
21873001
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
程龙玖
依托单位:
学科分类:
B0301.化学理论与方法
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
张秀真、徐畅、刘启满、王海燕、崔玉洁、郑其建、马莹莹、沈艳芳
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中文摘要
化学键是化学的灵魂,它给了化学家“化学感觉”,从而可以直观地理解各种复杂分子及原子晶体的结构及性质。而金属的几何及电子结构往往只能通过金属键进行泛泛地描述,即金属阳离子共享自由流动的价电子。具有幻数电子数的金属团簇表现出很高的稳定性,并具有与简单原子类似的电子结构及化学反应特性,可以看做一个超原子。超级共价键理论进一步拓展了超原子模型,认为超原子团簇可以通过共用电子对成键,构成超原子分子。本项目拟把超级共价键理论从金属团簇拓展到合金单晶材料中,认为合金单晶可以看做由超原子团簇通过超原子成键构成的超原子晶体。本项目首先搭建周期性体系成键分析平台,然后以Cu5Zn8单晶固体为突破口,验证超原子晶体理论,最后再拓展到一般合金单晶材料。超原子晶体模型把化学键的语言引入合金单晶研究领域,通过“化学感觉”理解其结构性质,从而为这一工程问题提供科学理论指导。
英文摘要
Chemical bonding is the soul of chemistry, which gives "the sense of chemistry" to chemist, and so the structure and properties of complex molecules and solids can be understood. However, the geometric and electronic structures of metal can only be roughly described by metallic bond, that is, the free valence electrons are shared by metallic cations. The metal clusters with magic electronic numbers keep high stability. They are defined as superatoms due to their similar electronic structures and chemical reaction properties as simple atoms. Super valence bond (SVB) model further extend the superatom concept, which points out that two superatoms could compose a superatomic molecule by sharing electron pairs. In this project, we will extend SVB theory to the study of alloy crystal. We think that alloy crystal can be seen as superatomic crystal composed by superatom clusters via superatom-superatom bonding. Firstly, we will develop the method for the chemical bonding analysis of solid. Then, the idea of superatomic crystal will be verified by using Cu5Zn8 alloy crystal as test case. Finally, this method will be extended to general cases. The language of chemical bond is pulled in the area of alloy crystal by superatomic crystal model, and the geometry and properties of alloy can be understood by "the sense of chemistry", which can give scientific explanation to this engineering issue.
超原子这一概念吸引了物理化学家的广泛兴趣。基于超原子模型,金属团簇中的价电子可以自由地在整个团簇中离域,而团簇整体可以看作一个超级原子,其在电子结构及化学反应等方面都与对应的简单原子类似。超原子概念把元素周期表被从二维扩展到三维,从而大大丰富了化学的内涵。我们在前期工作中提出了超级共价键理论,认为电子并不会在整个团簇中离域,而是分属于多个超级原子,并且超级原子之间通过共享电子对形成超级共价键。本项目进一步发展、完善了超级共价键理论,提出了多超原子分子、超原子间的多中心键等模型。建立了超原子晶体模型,并且把该理论拓展到共轭大π体系中,建立了2D超原子分子模型。目前,超级共价键理论已为理论化学界所认可。在本项目的资助下,在NSR, JPCL, Nanoscale等国内外主流学术期刊发表SCI论文37篇,毕业博士2人、硕士11人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The Covalent Au(I)-Au(I) Bond in (AuF)(n) (n=2-4): A Perspective to Understand the Closed-Shell Au(I)...Au(I) Interaction
(AuF)(n) (n=2-4) 中的共价 Au(I)-Au(I) 键:了解闭壳 Au(I)...Au(I) 相互作用的视角
DOI:10.1021/acs.inorgchem.1c03151
发表时间:2022
期刊:Inorganic Chemistry
影响因子:4.6
作者:Yu Xinlei;Li Dan;Wang Kun;Xia Tao;Xu Chang;Wu Zhenyu;Cheng Longjiu
通讯作者:Cheng Longjiu
New insight into the electronic structure of SiF4: synergistic back-donation and the eighteen-electron rule
对 SiF4 电子结构的新见解:协同反馈和十八电子规则
DOI:10.1039/d2cp01607a
发表时间:2022
期刊:Phys. Chem. Chem. Phys.
影响因子:--
作者:Haoran Wang;Panpan Wu;Zhenyu Wu;Lili Shi;Longjiu Cheng
通讯作者:Longjiu Cheng
Prediction of an Al4C4 superatom organic framework (SOF) material based on the superatom network model
基于超原子网络模型的Al4C4超原子有机骨架(SOF)材料预测
DOI:10.1039/d1cp02798k
发表时间:2021
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:3.3
作者:Yi Jiuqi;Gong Bingbing;Xu Chang;Zhang Wenhua;Cheng Longjiu
通讯作者:Cheng Longjiu
Multiple d-d bonds between early transition metals in TM2Lin(TM = Sc, Ti) superatomic molecule clusters
TM2Lin(TM = Sc, Ti) 超原子分子簇中早期过渡金属之间的多个 d-d 键
DOI:10.1039/d0nr05480a
发表时间:2020
期刊:Nanoscale
影响因子:6.7
作者:Zhou Yichun;Yu Xinlei;Cheng Longjiu
通讯作者:Cheng Longjiu
Superatomic and adsorption properties of Ni atom doped Au clusters
Ni原子掺杂Au团簇的超原子性能和吸附性能
DOI:10.1039/d1cp00589h
发表时间:2021
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:3.3
作者:Liu Qiman;Fan Pei;Hu Yunhu;Wang Fengwu;Cheng Longjiu
通讯作者:Cheng Longjiu
共轭大π体系的二维超原子分子理论
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:程龙玖
- 依托单位:
基于超级共价键模型的新型团簇及团簇组装材料设计
- 批准号:21573001
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:程龙玖
- 依托单位:
发展高效的第一性原理团簇结构预测算法并应用于硼团簇的结构预测
- 批准号:21273008
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:78.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:程龙玖
- 依托单位:
表征团簇能量地形图拓扑结构的新方法研究
- 批准号:20903001
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:程龙玖
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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