12月25日,教育部公布了2013年度“高校十大科技进展”,我校化学化工学院夏海平团队的研究成果“过渡金属导致物质从反芳香性向芳香性的突变”榜上有名。其他9项成果分别来自于清华大学、北京大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学、北京交通大学和燕山大学。
芳香性物质,人们在生活中常常遇到,譬如芳香烃、石墨烯、富勒烯、纳米碳管等。芳香性物质也因为其结构稳定而广泛应用于日常生活和高科技领域。然而,反芳香性物种却因为其极不稳定,不易成功分离,所以应用性并不强。如何成功实现物质从反芳香性到芳香性的转变,使之有可能投入实际应用,就成了有待突破的重要的科学难题。
夏海平团队的研究成果正是突破了这一难题:通过在反芳香环内嵌入金属的方法,首次合成并分离出全新芳香性物质金属杂戊搭炔。“从芳香性到芳香性的转变,过去也有科学家研究过并获得成果,但无法‘一步到位’,有的实现物质从反芳香性到非芳香性的半步转变,有的实现物质非芳香性到芳香性的半步转变。我们今天取得的这个成果,恰恰是‘一步到位’的,实现了物质从反芳香性到芳香性的直接突变。”夏海平介绍说。
金属杂戊搭炔这个全新芳香性物种异常稳定,且其光电特性与传统有机芳香物种截然不同,在光电材料和生物医学领域具有独特的应用前景,另外,它对紫外-可见光波的吸收力很强,在太阳能利用等领域的应用前景也被看好。
物质芳香性的转变,这只是该研究成果的其中一个创新点,还有一个创新点在于:这个化合物挑战化学键极限,高幅度刷新卡拜碳键角的世界纪录。“要知道,卡拜碳键角的理论值是180°,在小于150°的情况下,这个键角每弯曲一度都需要克服巨大的环张力,每弯曲一度都是重要突破,原来的纪录是2002年一篇Science的文章,是147°,我们现在达到129.5°,纪录进一步压缩了17°多。”夏海平表示,“芳香性突变和卡拜碳键角纪录高度压缩这两个创新点应该都属于颠覆传统概念的重大突破。”
今年第8期《Nature Chemistry》发表了这一代表性成果,并同步发表以“Breaking the rules”为题的专题评述。《Nature China》、《Science News》、美国化学会《Noteworthy Chemistry》、我国基金委网站和俄罗斯化学新闻等发表了专题评论或报道。诺贝尔化学奖得主Roald Hoffmann对该成果也给予了高度的评价,认为这是“非常卓越”、“令人惊讶的”。
这项原创性研究历经近4年协同攻关,夏海平教授为项目总负责人,朱军副教授为理论计算负责人,李顺华副教授负责产物的荧光性能研究,博士生朱从青为产物合成与结构表征的主要贡献者。参加该工作的还有多位厦门大学的其他师生。美国佐治亚大学PaulSchleyer教授参与了理论计算的讨论。
除了这项引领性的工作,夏海平课题组2013年度围绕金属杂芳香体系发表了十篇相关学术论文,课题组年度影响因子总和超过100。
目前,我校孙世刚、焦念志、夏宁邵、夏海平团队先后入选教育部“高校十大科技进展”,数量居全国高校前十。
(陈浪)