三核至六核过渡金属原子簇的电子离域及芳香性

过渡金属原子簇化学的研究不仅对于生命科学（如生物固氮）及实现化学仿生、寻找新功能材料、高效催化剂和发现新反应具有重要的现实意义，而且对于发展化学学科中各分支学科和认识化学键理论本质问题有重要的理论意义。本项目拟运用算量子化学手段系统探讨目前已有的三核过渡金属原子簇的可能潜在的双重芳香性、四核过渡金属原子簇的可能的反芳香性、五核及六核过渡金属原子簇的三维空间芳香性，结合实验上的反应特性及理论的磁性质、芳香性稳定化能、自然价轨道NBO分析等各方面的计算揭示它们潜在的芳香性特点，探索三核、四核、五核、六核过渡金属原子簇的芳香性的电子结构的共性，揭示d电子芳香性在平面或三维空间上满足的离域电子数的规则，提出普适于过渡金属原子簇的芳香性概念，以期对过渡金属原子簇的化学键有创新的认识，从而为探索新材料、新物种及揭示结构与性质之间的关系提供更为直接的理论依据。

在项目执行期间，开展理论与实验相结合方式，对一些过渡金属原子的电子离域及芳香性研究，并在此基础上对无机体系进行理论计算及分析，揭示了一些具有结构特点的无机团簇的芳香性共轭作用。还开展相关的实验工作，主要利用表面增强拉曼光谱高灵敏的特点，通过对金纳米结构表面或者是合成包金的核壳纳米结构粒子表面有相互作用的分子，特别是一些有毒有害分子，进行实际应用分析检测。我们得到以下结果：.（1）针对两个分子片之间的距离大于标准的单键键长而小于正常的范德华半径之和围绕弱相互作用，开展理论研究，通过密度泛函理论计算及分析，揭示亚单元之间的芳香性共轭作用。.（2）在多孔阳极氧化铝模板上，通过真空蒸镀金，制备得到大面积的、均匀的金半球纳米结构阵列，通过修饰十二硫醇，利用其自组装产生的非极性环境捕获苏丹红Ⅰ分子，使其吸附至金基底表面的SERS增强区域，实现苏丹红Ⅰ的分析检测。.（3）孔雀石绿由于其特殊的含氮结构-二甲氨基，可以很好地吸附在上述的规整的金基底表面；通过对其SERS检测实验条件的优化，包括激发光波长、溶剂及溶液pH，实现了孔雀石绿的低浓度SERS定量检测。.（4）合成苯膦酸锆包金核壳纳米粒子Au@ZrPP，将苯并芘溶液滴加于ZrPP表面，由于Au@ZrPP核壳纳米粒子的壳层ZrPP中含有大量的苯环，可以利用π-π电子堆积作用来捕获PAHs分子，借用内核金纳米粒子的电磁场来增强PAHs的拉曼信号，从而实现对PAHs的SERS检测。.（5）通过硫醇修饰金纳米粒子在气/液界面自组装成大面积的金纳米粒子薄膜，用作SERS基底，使硫醇的疏水碳链端能够捕获苯并(a)芘分子，将其锁定在金纳米粒子的等离子体共振的磁场的有效范围，实现苯并(a)芘表面增强拉曼分析检测。