近日，我國科研團隊在稀土化學領域取得重大突破。蘇州大學研究者攜手清華大學研究者，成功制備出了長期以來被視作“科研禁區”的稀土三重鍵化合物，打破了對稀土元素成鍵能力的傳統認知，相關成果已發表在《自然·化學》上。
稀土礦山圖片
稀土元素包含鈧、釔及15種鑭系元素。稀土化合物因其獨特的磁、光、電、催化等性能，在多個領域具有重要的用途。例如，釹鐵硼等稀土永磁材料是電機（新能源汽車、家電、風電）、變焦馬達（手機攝像頭）的核心組件，具有高磁能積和穩定性。添加稀土氧化物如Y?O?、La?O?可優化Al?O?、Si?N?、ZrO?等結構陶瓷的燒結性能，提升強度與耐熱性。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，化學鍵通常以離子鍵為主，這源于稀土元素較大的原子半徑和較低的電負性，導致靜電相互作用占主導地位。由于4f軌道的收縮效應與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。
據悉，此次研究中，研究團隊創新性地借助富勒烯分子籠的空間限域和保護作用，采用改良電弧放電技術，成功制備出首個富勒烯內嵌的稀土元素鈰與碳形成的三重鍵化合物，實現了鈰碳三重鍵的穩定構筑。該研究不僅為稀土化學鍵的研究開拓了新方向，更對稀土化合物和新材料的制備具有重要意義。
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