項目簡介：  

該項目屬低維無機固體化學，結構化學，配位化學領域。

本項目研究內容主要包括零維III-V族團簇材料、金屬簇合物及二維壓電與磁性功能薄膜材料。

主要研究成果如下：

1．在團簇研究中，對于穩(wěn)定性規(guī)律的研究一直是一個最基本的問題。本項目對氮化硼，羰基硼，碳等團簇進行了理論研究，開發(fā)了搜索團簇結構的程序，建立了籠狀團簇穩(wěn)定性規(guī)律的FSR規(guī)則。首次提出在部分AlN和BN團簇基態(tài)結構中存在八元環(huán)或更高元環(huán)結構；發(fā)現(xiàn)羰基硼化合物含三元環(huán)越多越穩(wěn)定。

2．在金屬簇合物方面，在水熱條件下合成和探索了一系列簇合物的結構，包括用金屬鉬和三氧化鉬兩鉬源方法，以2,5-二甲基哌嗪為模板合成了非經典的籃子形的雜多酸簇Mo18P6O7311-。這個簇上的三個"藍"電子，可以可逆的釋放和重新捕獲。以金屬簇Cu6S4取代d-區(qū)和f-區(qū)的過渡金屬離子作為結點，通過原位的水熱配體反應合成了第一例十二連接的配位聚合物。

3．二維薄膜材料方面，采用磁控濺射方法，在室溫單晶Si基片上成功地制備出分別以(100)和(002)面高度擇優(yōu)取向AlN薄膜。解決了室溫下難以制備擇優(yōu)取向AlN薄膜的難題。首次設計并采用磁控濺射方法在玻璃基片上制備了新穎Ag/[FePt/C]n /Ag和Ag/[FePt/C]n /Ag三元體系多層膜。該三元體系薄膜具有矯頑力大，信噪比高、每個比特位體積小、垂直取向度高等優(yōu)點，能滿足當前超高密度垂直磁存儲對介質薄膜的要求。

該項成果已發(fā)表論文124篇,其中SCI收錄論文110篇（含J. Am. Chem. Soc. 4篇，Coord. Chem. Rev. 1篇，Chem. Commun. 1篇）；被SCI論文引用236次，（含J. Am. Chem. Soc.；Chem. Commun.；J. Org. Chem.等），可見本項目的研究受到同行的重視，產生重要影響，對發(fā)展低維功能材料有重要意義。

主要發(fā)現(xiàn)點：

（1）(BCO)3+等單環(huán)羰基硼的核獨立化學位移(NICS)研究表明當π鍵電子數(shù)符合4n+2規(guī)則時，類似于CH體系羰基硼體系也表現(xiàn)出芳香性。對比(BCO)n與(CH)n的籠狀結構，發(fā)現(xiàn)(BCO)n籠的總張力要小于(CH)n籠，對于(CH)n和(BCO)n，當n=12,14,16時，(CH)n的基態(tài)結構是由5元環(huán)和6元環(huán)形成的，但(BCO)n則是3元環(huán)和6元環(huán)形成的結構更穩(wěn)定。NICS分析表明是由體系的σ芳香性提供了(BCO)n籠結構中三元環(huán)的穩(wěn)定化作用。（低維無機固體化學，結構化學，相關論文號1,2,3）

（2）根據(jù)籠狀團簇結構設計原則，開發(fā)了結構搜索程序Spiral，在此基礎上研究了C，BN，AlN等團簇的穩(wěn)定性規(guī)律，得到了一個簡便的、可以指標化的籠狀團簇異構體能量排序方法FSR規(guī)則。（低維無機固體化學，結構化學，相關論文號7,8）

（3）用金屬鉬和三氧化鉬兩鉬源方法，以2,5-二甲基哌嗪為模板水熱條件下合成了非經典的籃子形的雜多酸簇Mo18P6O7311-。這個簇由兩部分組成，籃子的下部是四取代的Dawson結構，上部是由四個MoO6八面體形成的籃柄。有趣的是，這個簇上的三個"藍"電子，可以可逆的釋放和重新捕獲。（低維無機固體化學，配位化學，相關論文號5）

（4）以金屬簇Cu6S4取代d-區(qū)和f-區(qū)的過渡金屬離子作為結點，通過原位的水熱配體反應合成了第一例十二連接的配位聚合物[Cu3(pdt)2(CN)] (1) (pdt = 4-pyridinethiolate)。理想化后，這個化合物具有與金屬銅相同的面心立方的拓撲結構。（低維無機固體化學，配位化學，相關論文號4）

（5）采用磁控濺射方法，在室溫單晶Si基片上成功地制備出分別以(100)和(002)面高度擇優(yōu)取向AlN薄膜。解決了室溫下難以制備擇優(yōu)取向AlN薄膜的難題。建立了擇優(yōu)取向程度與實驗參數(shù)之間的函數(shù)關系，提出了薄膜的擇優(yōu)取向機理；確立了薄膜表面粗糙化機制。在AlN薄膜結構和性能的研究上，獲得了較大的突破。（低維無機固體化學，相關論文號9）

（6）首次設計并采用磁控濺射方法在玻璃基片上制備了新穎Ag/[FePt/C]n /Ag三元體系多層膜。發(fā)現(xiàn)引入適當厚度的Ag頂層和Ag底層可以誘導FePt薄膜完全垂直取向生長，同時摻入一定量的C可以使得FePt的晶粒細小、晶粒間交換耦合作用幾乎消失。該三元體系薄膜具有矯頑力大，信噪比高、每個比特位體積小、垂直取向度高等優(yōu)點，能滿足當前超高密度垂直磁存儲對介質薄膜的要求。（低維無機固體化學，相關論文號10）

主要完成人：

1.  武海順

作為項目主持人，安成了對羰基硼，氮化硼，氮化鋁，碳等團簇的結構設計，理論計算，結果分析和論文撰寫，對發(fā)現(xiàn)點1和2作出了主要貢獻，參與了其它發(fā)現(xiàn)點的部分工作。為本項目工作時間占全部工作時間的65%.

2.  張獻明

作為項目主要完成人之一，完成了有關簇合物的合成、結構分析和性質測試，論文撰寫。對第3,4發(fā)現(xiàn)點有主要貢獻，參與了其它發(fā)現(xiàn)點的部分工作。為本項目工作時間占全部工作時間的80%.

3.  許小紅

作為項目的主要完成人之一，完成了對二維AlN, SiC, FePt, CoPt等薄膜的制備，結構表征和性質的研究及論文的撰寫，對發(fā)現(xiàn)點5,6有主要貢獻，參與了其它發(fā)現(xiàn)點的部分工作。為本項目工作時間占全部工作時間的80%.

4.  張富強

完成對AlN團簇的設計，理論計算與結果分析，完成了團簇結構搜索軟件和圖形化軟件的程序編寫。主要對發(fā)現(xiàn)點1，2有貢獻。本人為本項目工作時間占工作時間的80%.

10篇代表性論文：

1.    Structures and energies of isolobal (BCO)(n) and (CH)(n) cages Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 127 (7): 2334-2338

2.    Neutral bishomoaromatic semibullvalenes Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 125 (35): 10524-10525

3.    Monocyclic boron carbonyls: Novel aromatic compounds Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 125 (15): 4428-4429

4.    A twelve-connected Cu6S4 cluster-based coordination polymer Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 127 (21): 7670-7671

5.    The three-electron heteropoly blue [P6Mo18O73](11-) with a basket-shaped skeleton Source: CHEMICAL COMMUNICATIONS, (18): 2046-2047

6.    Hydro(solvo)thermal in situ ligand syntheses Source: COORDINATION CHEMISTRY REVIEWS, 249 (11-12): 1201-1219

7.    Structure and stability of C-48 fullerenes Source: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A, 108 (17): 3813-3816

8.    Geometric and energetic aspects of aluminum nitride cages Source: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A, 107 (1): 204-209

9.    Morphological properties of AIN piezoelectric thin films deposited by DC reactive magnetron sputtering Source: THIN SOLID FILMS, 388 (1-2): 62-67

10.   Structure and magnetic properties of FePt and FePt/Ag thin films deposited by magnetron sputtering Source: THIN SOLID FILMS, 472 (1-2): 222-226