米兰-人类合成的首个稀有气体化合物结构终于有望被揭开—新闻—科学网

在初次合成出来60多年后，人类合成的第一个罕见气体化合物六氟合铂酸氙（XePtF6）的布局终究有望被揭开。

操纵三维电子衍射等手艺研究罕见气体化合物分歧尺寸晶体布局的研究进程示意图。

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8月14日，美国化学会出书综合性旗舰期刊《ACS中间科学》（ACS Central Science）在线颁发论文称，成功开辟了一种对高度空气敏感性和强氧化性样品进行三维电子衍射（3D ED，3D电子衍射）阐发的方式，并检测了罕见气体化合物的细小晶体，报导了多种氙化合物的布局。

这是三维电子衍射手艺初次利用在罕见气体化合物布局的表征上。

该研究由来自斯洛文尼亚和捷克的研究人员配合完成。

8月14日，斯洛文尼亚约瑟夫 斯蒂芬研究所的研究员马蒂奇 洛津谢克（Matic Lozin?ek）告知彭湃科技，他们将充实操纵三维电子衍射手艺来肯定相干化合物的布局。今朝，很多氙和氪化合物的晶体布局还没有肯定，这首要是因为晶体发展方面的挑战。他相信，三维电子衍射不但能降服这些挑战，还能为发现新的罕见气体化合物摊平道路，并将用在摸索罕见气体元素新的化学反映。

60多年来悬而未决的困难

前述论文的题目是《摸索含氙晶体的布局》（Exploring the structures of xenon-containing crystallites）。

据中国科学院年夜连化学物理研究所官网介绍，电子衍射是指当电子束穿过样品时，样品内部的原子会被激起出散射波，这些波彼此干与所发生的现象。传统的电子衍射手艺凡是只能获得二维的图谱，但三维电子衍射手艺则可以或许搜集分歧角度下的二维图谱，并经由过程对这些图谱进行重构，从而获得三维电子衍射数据；别的，相对传统的X射线单晶衍射仅能解析最少20微米尺寸的晶体布局，三维电子衍射手艺可以或许深切探讨亚微米甚至纳米标准晶体的微不雅布局。

罕见元素的气体单质被称为罕见气体。它们在常温常压下是无色无味的单原子气体。

元素周期表的最右一列元素被称为罕见元素，包罗氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）等。

直到20世纪，化学家们都认为，罕见气体化合物其实不存在。

第一种罕见气体化合物六氟合铂酸氙（XePtF6）倒是一个显著的破例。它在 1962 年由化学家尼尔 巴特利特（Neil Bartlett）在一次具有里程碑意义的尝试中初次合成，终究颠覆了罕见气体没法构成真正化学化合物的教条假定。

罕见气体化合物首要被用作氧化剂。因其所介入的化学反映中，终究还原产品是罕见气体，不会干扰反映，且易在分手，所以被称为“绿色氧化剂”。这一类型的化合物包罗氙酸、高氙酸盐、三氧化氙等。

今朝，氙的化学性质是所有罕见气体中研究最深切、成份最丰硕的，已报导的含氙化合物晶体布局跨越150种。

可是，虽然已发现60多年，第一种罕见气体化合物六氟合铂酸氙的布局仍不清晰。

与X射线单晶衍射手艺互补的手艺

布局表征方式在化学、材料科学和相干范畴的成长中阐扬着要害感化。X 射线晶体学，特别是单晶 X 射线衍射 (SCXRD)，因其供给有关样品的年夜量信息而在布局解析中阐扬着焦点感化。

但是，SCXRD表征的首要障碍是缺少适合尺寸和质量的单晶。

比来，三维电子衍射已成为一种颇具吸引力的手艺，它可以或许测定纳米级晶体的布局。

为了深切领会XePtF6的布局特点，研究人员操纵三维电子衍射手艺对相干化合物进行了研究。

研究人员合成了三种四氟化锰-二氟化氙共同物，取得了零丁的红色晶体和粉红色晶体粉末。

团队利用三维电子衍射手艺丈量了粉红色晶体粉末中纳米级晶体的氟氙化合物（Xe-F）和氟锰化合物（Mn-F）键长和角度。然后将这些布局与该团队经由过程X射线单晶衍射手艺取得的更年夜的微米巨细的红色晶体的成果进行比力。

这两种方式的不雅察成果很是一致，虽然存在细小的差别。

研究人员暗示，三维电子衍射手艺对氙化合物的成功表征显示，该手艺可进一步用在表征六氟合铂酸氙和其他罕见气体化合物的布局。

二四氟化锰-三二氟化氙共同物（左）、四氟化锰-二氟化氙共同物（中）、二四氟化锰-二氟化氙共同物（右）的布局。

马蒂奇 洛津谢克向彭湃科技暗示，“我们相信，我们开辟的样品处置法式将引发当前和将来的三维电子衍射手艺从业者，特殊是那些在根本和利用研究中研究敏感和不不变样品的从业者，的重年夜爱好。该处置法式合用在普遍的样品研究，包罗无机、有机和有机金属化合物，和配位化合物。它也合用在普遍的材料，多孔材料如金属有机框架、沸石和载有不不变宿主的共价有机框架；空气敏感电池材料，包罗原始状况和轮回状况下的插入式阴极、电解质、添加剂和阳极材料；和夹杂钙钛矿太阳能电池材料等。”

另外，马蒂奇 洛津谢克暗示，他认为，三维电子衍射和X射线单晶衍射手艺是高度互补的。当可以制出足够巨细和质量的晶体时，X射线单晶衍射凡是是首选的方式。由于它供给了最切确的份子几何外形，包罗切确的键长和角度。但是，当只有具有细小的纳米级巨细的晶体粉末时，三维电子衍射对布局的注释就变得必不成少。“我们相信，3D电子衍射，一种壮大的阐发方式，将很快在化学家和材料科学家的东西包中占有中间位置，与已普遍采取的X射线单晶衍射，核磁共振和电子显微镜手艺一路阐扬感化。”

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.4c00815

（原题目：60年后，人类合成的首个罕见气体化合物布局终究有望被揭开）

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