长春应化所在《Nature Communications》上发表关于配位化合物相互作用力测量的最新成果

中科院长春应用化学研究所王宏达研究员课题组与Technical University of  Denmark的池其金副教授、张敬东副教授、Jens Ulstrup教授研究组，以及瑞典的Chalmers University of Technology合作，应用AFM力谱在单分子水平研究了过渡金属配位化合物中金属原子与配位分子(Osmium-Terpyridine)之间的相互作用。其成果在线发表在 Nature 综合性子刊《Nature Communications》上(Xian Hao, Nan Zhu, Tina Gschneidtner, Elvar ？ Jonsson, Jingdong Zhang, Kasper Moth-Poulsen, Hongda Wang*, Kristian S. Thygesen, Karsten W. Jacobsen, Jens Ulstrup & Qijin Chi*, Direct measurement and modulation of single-molecule coordinative bonding forces in a transition metal complex. Nature Communications, 2013, DOI: 10.1038/ncomms3121)。

自从1893年，Werner提出配位化学理论以来，配位化学就成为了化学学科的一个重要分支，被用于过渡金属配合物的研究。然而，如何在单分子水平操控和测量配位化合物中金属元素与配体之间的相互作用是一个极大的挑战。单分子技术的发展，尤其是单分子力谱的发展为在单分子水平上研究分子间和分子内的相互作用提供了可能，能够获得一些传统的集群方法不能得到的重要信息。研究人员以Terpyridine与Osmium为模板，结合AFM力谱、电化学、扫描隧道显微镜（STM）以及理论模拟等多种技术和方法，系统地研究化学环境中的过渡金属配合物的作用力。本项研究不仅获得了单个配位力的大小（约100pN），而且发现金属原子的氧化还原态对金属－配体之间的相互作用力有显著影响，从还原态到氧化态，配位力逐渐增大（还原态～80pN，平衡态～100pN，氧化态～130pN）；应用密度泛函理论（Density functional theory，DFT）模拟也为实验数据提供了理论基础。

电化学控制下，高精密的单分子水平测定金属配位键断裂力是配位化学的突破。电化学与AFM力谱结合的方法将推动配位化学的发展，成为研究金属－配合物相互作用的新手段，从一个全新的角度理解配位键的物理化学本质。该工作得到国家自然科学基金、科技部973以及丹麦大学联盟等多项资助。

(蔡明军)