原子与自身形成键并产生链状结构的能力，即所谓的原子同位化，在生命形成中起着重要作用。碳能在碳中形成很长的链_nH_{n + 2}烷烃。其他元素，如硅、镓、铟，也会形成链状分子，尽管没有碳那么长。然而，这种分子在铝中并不为人所知。在约翰霍普金斯大学的Kit H. Bowen博士和犹他官方manbetx手机版州立大学的Alexander I. Boldyrev博士的研究小组最近的一项工作中，科学家们通过给予一个电子成功地将Al原子“转化”为碳原子(PCCP DOI: 10.1039/C5CP04148A(2015))。铝有三个价电子，从锂原子得到一个电子，铝原子就变成了碳原子。因此，他们能够产生一个AlH_3.-AlH₂-AlH_3.李氏链条₂艾尔_3.H₈^{- - - - - -}团簇，三个铝原子各取一个电子，两个来自两个锂原子，一个来自负电荷。约翰霍普金斯大学的张新星通过实验观察到了Li₂艾尔_3.H₈^{- - - - - -}犹他州立大学的Ivan A. Popov通过质谱法和阴离子光电子能谱法计算出了这个团簇的3万多种可能的结构。结果表明链式结构是计算出的3万个结构中最稳定的一个。实验和理论的协同作用证明了三个铝原子确实是在一条链上的，并且铝的结构是正确的_3.H₈内核看起来很像丙烷分子，众所周知，它是烧烤和便携式炉灶的流行选择。丙烷分子的化学结构是由3个碳原子和8个氢原子组成的链，写成CH_3.ch₂ch_3.(或C_3.H₈)。碳的四个价电子使它形成四个化学键，四个化学键中的一些用来与相邻的碳原子连接形成链，其余的则被氢原子饱和。在附图中，丙烷和Li的结构相似度₂艾尔_3.H₈^{- - - - - -}提出了。

由于铝的燃烧能量高，甚至比碳化合物还高，因此也被用作高能材料。更有趣的是，这种由铝和氢组成的化合物，也被称为氢化铝(“alane”)，分子式为AlH_3.，似乎比纯铝的效果更好。计算了单烷填充AP/HTPB火箭推进剂的比冲为100 N / s kg^-1比同样浓度的铝要高。最近，Bowen小组利用现代物理化学技术生产和鉴定了200多种新的氢化铝，有望作为高能材料应用。然而，铝氢化物的结构往往是笼状的，这使得铝氢化物的链式结构_3.H₈内核非常独特。

在结构上模仿碳链时，Li₂艾尔_3.H₈^{- - - - - -}团簇仍然保持着氢化铝的优点:高能量。无机合成专家正在努力合成Li_3.艾尔_3.H₈其中负电荷被另一个Li原子所取代。这种新设计的化合物有望作为储氢材料、还原剂和高能材料应用。

Boldyrev的部分工作得到了美国国家科学基金会的支持。鲍恩的部分工作得到了空军科学研究办公室的支持。官方manbetx手机版

出版

光电子能谱和从头计算表明Li2Al3H8-中的铝链。
Popov IA，张翔，Eichhorn BW, Boldyrev AI, Bowen KH。
物理化学化学物理2015年9月11日

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