项目简介：  

该项目属低维无机固体化学，结构化学，配位化学领域。

本项目研究内容主要包括零维III-V族团簇材料、金属簇合物及二维压电与磁性功能薄膜材料。

主要研究成果如下：

1．在团簇研究中，对于稳定性规律的研究一直是一个最基本的问题。本项目对氮化硼，羰基硼，碳等团簇进行了理论研究，开发了搜索团簇结构的程序，建立了笼状团簇稳定性规律的FSR规则。首次提出在部分AlN和BN团簇基态结构中存在八元环或更高元环结构；发现羰基硼化合物含三元环越多越稳定。

2．在金属簇合物方面，在水热条件下合成和探索了一系列簇合物的结构，包括用金属钼和三氧化钼两钼源方法，以2,5-二甲基哌嗪为模板合成了非经典的篮子形的杂多酸簇Mo18P6O7311-。这个簇上的三个"蓝"电子，可以可逆的释放和重新捕获。以金属簇Cu6S4取代d-区和f-区的过渡金属离子作为结点，通过原位的水热配体反应合成了第一例十二连接的配位聚合物。

3．二维薄膜材料方面，采用磁控溅射方法，在室温单晶Si基片上成功地制备出分别以(100)和(002)面高度择优取向AlN薄膜。解决了室温下难以制备择优取向AlN薄膜的难题。首次设计并采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了新颖Ag/[FePt/C]n /Ag和Ag/[FePt/C]n /Ag三元体系多层膜。该三元体系薄膜具有矫顽力大，信噪比高、每个比特位体积小、垂直取向度高等优点，能满足当前超高密度垂直磁存储对介质薄膜的要求。

该项成果已发表论文124篇,其中SCI收录论文110篇（含J. Am. Chem. Soc. 4篇，Coord. Chem. Rev. 1篇，Chem. Commun. 1篇）；被SCI论文引用236次，（含J. Am. Chem. Soc.；Chem. Commun.；J. Org. Chem.等），可见本项目的研究受到同行的重视，产生重要影响，对发展低维功能材料有重要意义。

主要发现点：

（1）(BCO)3+等单环羰基硼的核独立化学位移(NICS)研究表明当π键电子数符合4n+2规则时，类似于CH体系羰基硼体系也表现出芳香性。对比(BCO)n与(CH)n的笼状结构，发现(BCO)n笼的总张力要小于(CH)n笼，对于(CH)n和(BCO)n，当n=12,14,16时，(CH)n的基态结构是由5元环和6元环形成的，但(BCO)n则是3元环和6元环形成的结构更稳定。NICS分析表明是由体系的σ芳香性提供了(BCO)n笼结构中三元环的稳定化作用。（低维无机固体化学，结构化学，相关论文号1,2,3）

（2）根据笼状团簇结构设计原则，开发了结构搜索程序Spiral，在此基础上研究了C，BN，AlN等团簇的稳定性规律，得到了一个简便的、可以指标化的笼状团簇异构体能量排序方法FSR规则。（低维无机固体化学，结构化学，相关论文号7,8）

（3）用金属钼和三氧化钼两钼源方法，以2,5-二甲基哌嗪为模板水热条件下合成了非经典的篮子形的杂多酸簇Mo18P6O7311-。这个簇由两部分组成，篮子的下部是四取代的Dawson结构，上部是由四个MoO6八面体形成的篮柄。有趣的是，这个簇上的三个"蓝"电子，可以可逆的释放和重新捕获。（低维无机固体化学，配位化学，相关论文号5）

（4）以金属簇Cu6S4取代d-区和f-区的过渡金属离子作为结点，通过原位的水热配体反应合成了第一例十二连接的配位聚合物[Cu3(pdt)2(CN)] (1) (pdt = 4-pyridinethiolate)。理想化后，这个化合物具有与金属铜相同的面心立方的拓扑结构。（低维无机固体化学，配位化学，相关论文号4）

（5）采用磁控溅射方法，在室温单晶Si基片上成功地制备出分别以(100)和(002)面高度择优取向AlN薄膜。解决了室温下难以制备择优取向AlN薄膜的难题。建立了择优取向程度与实验参数之间的函数关系，提出了薄膜的择优取向机理；确立了薄膜表面粗糙化机制。在AlN薄膜结构和性能的研究上，获得了较大的突破。（低维无机固体化学，相关论文号9）

（6）首次设计并采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了新颖Ag/[FePt/C]n /Ag三元体系多层膜。发现引入适当厚度的Ag顶层和Ag底层可以诱导FePt薄膜完全垂直取向生长，同时掺入一定量的C可以使得FePt的晶粒细小、晶粒间交换耦合作用几乎消失。该三元体系薄膜具有矫顽力大，信噪比高、每个比特位体积小、垂直取向度高等优点，能满足当前超高密度垂直磁存储对介质薄膜的要求。（低维无机固体化学，相关论文号10）

主要完成人：

1.  武海顺

作为项目主持人，安成了对羰基硼，氮化硼，氮化铝，碳等团簇的结构设计，理论计算，结果分析和论文撰写，对发现点1和2作出了主要贡献，参与了其它发现点的部分工作。为本项目工作时间占全部工作时间的65%.

2.  张献明

作为项目主要完成人之一，完成了有关簇合物的合成、结构分析和性质测试，论文撰写。对第3,4发现点有主要贡献，参与了其它发现点的部分工作。为本项目工作时间占全部工作时间的80%.

3.  许小红

作为项目的主要完成人之一，完成了对二维AlN, SiC, FePt, CoPt等薄膜的制备，结构表征和性质的研究及论文的撰写，对发现点5,6有主要贡献，参与了其它发现点的部分工作。为本项目工作时间占全部工作时间的80%.

4.  张富强

完成对AlN团簇的设计，理论计算与结果分析，完成了团簇结构搜索软件和图形化软件的程序编写。主要对发现点1，2有贡献。本人为本项目工作时间占工作时间的80%.

10篇代表性论文：

1.    Structures and energies of isolobal (BCO)(n) and (CH)(n) cages Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 127 (7): 2334-2338

2.    Neutral bishomoaromatic semibullvalenes Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 125 (35): 10524-10525

3.    Monocyclic boron carbonyls: Novel aromatic compounds Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 125 (15): 4428-4429

4.    A twelve-connected Cu6S4 cluster-based coordination polymer Source: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 127 (21): 7670-7671

5.    The three-electron heteropoly blue [P6Mo18O73](11-) with a basket-shaped skeleton Source: CHEMICAL COMMUNICATIONS, (18): 2046-2047

6.    Hydro(solvo)thermal in situ ligand syntheses Source: COORDINATION CHEMISTRY REVIEWS, 249 (11-12): 1201-1219

7.    Structure and stability of C-48 fullerenes Source: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A, 108 (17): 3813-3816

8.    Geometric and energetic aspects of aluminum nitride cages Source: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A, 107 (1): 204-209

9.    Morphological properties of AIN piezoelectric thin films deposited by DC reactive magnetron sputtering Source: THIN SOLID FILMS, 388 (1-2): 62-67

10.   Structure and magnetic properties of FePt and FePt/Ag thin films deposited by magnetron sputtering Source: THIN SOLID FILMS, 472 (1-2): 222-226