近日，吉林大學物理學院呂健、王彥超教授與美國波多黎各大學陳中方教授在「平面超配位構型材料」研究中獲得新進展。相關研究成果以「Particle Swarm Predictions of a SrB8 Monolayer with 12-Fold Metal Coordination」為題，在線發表於國際知名期刊《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）。該成果進一步刷新了周期性材料中的最高平面配位數，豐富了人們對新奇化學構型的認識。

化學鍵是化學中最基本的概念之一。長期以來，科學家已建立了豐富的化學鍵規則，成為我們理解分子與材料性質的基礎。與此同時，科學家也一直致力於尋找能夠打破這些化學鍵規則的新分子和材料，從而拓展對化學鍵規則的認識。尋找平面超配位構型就是該方向上的一個熱點課題。

自1970年諾貝爾化學獎得主R. Hoffman與合作者首次提出穩定平面四配位碳的策略以來，科研人員一直致力於尋找和設計可以超越元素常規配位數的平面穩定構型，最高平面配位數的記錄不斷被刷新。截止目前，孤立團簇和周期性材料中報導的最高平面配位數分別達到了13和8，這些研究發現顯著推動的人們對化學鍵規則的進一步認識。

該團隊利用CALYPSO結構預測軟體結合第一性原理計算，分析了前期周期性材料中最高平面配位（8配位）的FeB6和TiB4單層材料，並據此設計了具有更高配位數（12配位）的SrB8單層材料，進一步刷新了周期性材料中的最高平面配位數。

研究發現，SrB8單層材料可由Sr原子與B8單元按照四方晶格排列而成，含有兩種Sr@B12平面超配位單元。由於Sr原子到B骨架的電子轉移以及Sr原子與B12圓環在尺寸上的契合，SrB8呈現出高熱力學和動力學穩定性。研究工作進一步分析了SrB8單層材料的可能合成途徑和潛在應用。

吉林大學物理學院計算方法與軟體國際中心博士後、吉林師範大學物理學院講師曲鑫和吉林大學材料學院博士後、吉林師範大學物理學院實驗師楊麗華為本文的共同第一作者。本文通訊作者為吉林大學物理學院呂健、王彥超教授和美國波多黎各大學陳中方教授。該工作得到了國家自然科學基金、吉林省科技廳自然科學基金、吉林大學科學技術創新研究團隊和交叉學科創新平台等項目的資助。

拓展閱讀：

呂健，博士，教授。曾作為主要完成人的項目「CALYPSO晶體結構預測方法與應用」獲得2019年度國家自然科學獎二等獎。

王彥超，博士，教授。2015年和2019年獲國家自然科學二等獎；獲2018年國家優秀青年基金；2018年獲亞洲高壓物理協會「亞洲高壓會青年獎」。

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文章素材來源：吉林大學物理學院官網、官微、吉林大學官微等