科学家们报告了锕系金属之间的金属-金属键合的突破。曼彻斯特大学的科学家成功地使锕系金属首次形成了分子锕系金属-锕系金属键合，从而开辟了材料研究领域的新方向。在《自然》杂志上有报道，曼彻斯特和斯图加特大学的科学家们成功地准备并表征了人们长期寻求的可分离的具有锕系金属-锕系金属键合的化合物。在周期表中，大多数元素都是金属，金属-金属键合领域是一个庞大的研究领域，近180年来一直在研究，应用涵盖了电子结构理解、催化作用、金属表面的化学、磁性和生物无机化学。大块材料往往难以研究，因此对具有金属-金属键合的分子化合物进行研究具有极大的兴趣，因为这类物质更易于详细研究，并且它们构成了代表大块材料的分子片段的模型。尽管过渡金属和主族元素的金属-金属键合非常发达，这些键合是上述应用的基础，但对于锕系元素几乎完全未知，只有在微观尺度困难陷阱实验中观测到过一些谱学上的瞬态或基本双原子。此外，在周期表底部具有相对论效应的元素进行预测是非常具有挑战性的。因此，在可逆分子中实现锕系金属-锕系金属键合一直是合成锕系化学的一项主要目标。研究人员成功制备了一个贫电子的三锕簇。使用传统的还原试剂将会错过结果，因为那些非均匀试剂在反应时间较长时会产生三锕簇，并且只有微量存在，因为在延长的反应时间内会发生分解。然而，成功的关键在于使用可溶的均质还原试剂，它能使反应几乎瞬时发生，以高得率单独得到三锕簇，避免了其分解。曼彻斯特大学的放射化学研究中心的联合主任史蒂夫·利德尔教授领导了这项研究。他表示：“通过使用恰到好处的还原剂结合合适的合成前体，我们能够分离一种非常复杂的化合物，否则肯定会被我们错过。这引发了一个有趣的问题，即是否其他锕系元素之间的键合曾经避开了领域，但现在可以获得。” 使用各种表征技术，研究人员发现，这种分子的核心是存在两个配对电子在三个钍原子之间均匀分布的电子密度云。这种非常罕见的情况被称为σ芳香键合，这里详细介绍了这种类型的键合到第六个主要原子量子壳和周期表第七横排。这个三锕簇在两个方面值得注意。首先，它包含可以大规模制备和分离的锕系金属-锕系金属键合，这将有助于更广泛地发展和理解它及其化学性质，开拓这一新领域。其次，σ芳香键合与绝大多数之前的理论预测和实验中实现的金属-金属键合相悖，凸显了对于相对论系统进行预测的困难性。放射化学研究中心联合主任尼古拉斯·卡尔特索亚尼斯教授负责计算分析。他表示：“这种美丽分子中的化学键合出奇地出乎意料，突显了锕系元素是多么不可预测。” 现在能够制备和分离锕系金属-锕系金属键合的化合物，它们的反应性和性质可以方便地进行检验，为发展金属-金属键合化学的新领域提供了机会，例如为大块锕系材料提供模型，潜在地产生新的量子行为。传阅本声明，进一步阅读。
