锕系金属团簇内嵌富勒烯的合成,团簇结构与磁性研究

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基本信息

  • 批准号:
    91961109
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0103.团簇与纳米化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Actinide metallic endohedral fullerenes are novel fullerene compound. Our recent study on these compounds showed that fullerene cage are capable of catching and stabilizing novel actinide metallic clusters, containing actinide metallic bonds which haven’t been obtained via conventional actinide synthetic methods. On the other hand, the encapsulated actinide metal can stabilize novel fullerene cages which has never been observed before. These research results revealed that this family of compounds resemble neither conventional fullerene compound nor conventional actinide compound and have unique molecular structures and physiochemical properties. The in-depth research on these compound will bring new understanding into both fullerene formation mechanism and actinide chemical bond, which are significant for both fullerene chemistry and actinide chemistry research. Thus, the overall goal of the present proposal is to synthesize a series of novel actinide cluster fullerenes and carry a systematic study on their molecular structure, bonding character and molecular magnetism. This project will focus on fundamental scientific questions such as the structure and bonding motif of the novel actinide clusters which were stabilized only by fullerene cages , the correlation between the unique structure of actinide clusters and the molecular magnetism. This project aims at the ‘exploring the novel clusters’ and ‘understanding the structure and the function of clusters’, which are main objectives of the key project. The successful implementation of this project will also establish theoretical foundation for potential application of fullerene cluster materials on biomedicine, magnetic materials and nuclear sciences.
锕系金属内嵌富勒烯是一类新型的富勒烯化合物。我们对这类化合物的初步研究表明,富勒烯碳笼可捕获并稳定新型锕系金属团簇,团簇中包含通过传统锕系合成化学中尚无法获得的锕系化学键,而锕系金属也可稳定此前无法获得的新结构富勒烯团簇。此类团簇化合物不同于传统的富勒烯与锕系化合物,具有独特的团簇结构和物化性质,对其深入研究可能带来对富勒烯形成机理和锕系化学键的新的认知。基于此,本项目拟合成一系列新型锕系金属团簇内嵌富勒烯,对其团簇结构,价键和分子磁性进行系统研究。重点探讨这些新结构的锕系金属团簇与富勒烯团簇的相互稳定机理,深入研究锕系金属团簇的价键结构,团簇结构与分子磁性的关联等关键科学问题。本项目聚焦于重大项目提出的‘发展新型团簇’以及‘理解团簇结构与功能’的总体目标,其成功实施也将为该富勒烯团簇材料在生物医学,磁性材料和核材料方面的潜在应用奠定理论基础。

结项摘要

锕系金属内嵌富勒烯是一类新型的富勒烯化合物。此类团簇化合物不同于传统的富勒烯与锕系化合物,具有独特的团簇结构和物化性质,对其深入研究可能带来对富勒烯形成机理和锕系化学键的新的认知。基于此,本项目深入研究锕系金属团簇的价键结构,团簇结构与分子磁性的关联等关键科学问题,取得了系列研究成果:合成获得了U2C@C2n,U2N@C80, UCN@C82, UN@C82, Th2@C80,ThC2@C82等一系列新型锕系金属团簇富勒烯,并对其团簇结构,价键和分子磁性进行系统研究。研究表明,内嵌的锕系金属团簇具有独特的价键结构,U,Th在内嵌的金属团簇中均显示出特殊的配位行为。揭示了在碳笼的限域化学环境下,U与CN,Th与C2形成的罕见的三角形团簇和η2配位结构。发现了富勒烯碳笼内的配位环境能够有效的稳定UN团簇等含有特殊锕系金属多重键的价键结构。在国际上率先获得了含有Th-Th金属键的分子化合物Th2@C80,并研究了其电子结构与分子磁性之间的相互关系。本项目聚焦于重大项目提出的‘发展新型团簇’以及‘理解团簇结构与功能’的总体目标,揭示了富勒烯团簇与锕系金属团簇相互稳定的机理,并发现了这一作用能够有效的稳定目前在分子化合物中尚难以获得锕系金属多重键和锕系金属键,这一系列研究成果为富勒烯与锕系金属团簇研究提供了新的思路。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
U(2)N@I (h)(7)-C(80): fullerene cage encapsulating an unsymmetrical U(iv)[double bond, length as m-dash]N[double bond, length as m-dash]U(v) cluster.
U2N@Ih(7)-C80:封装不对称U(IV)=N=U(V)簇的富勒烯笼
  • DOI:
    10.1039/d0sc04677a
  • 发表时间:
    2020-10-27
  • 期刊:
    Chemical science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Li X;Roselló Y;Yao YR;Zhuang J;Zhang X;Rodríguez-Fortea A;de Graaf C;Echegoyen L;Poblet JM;Chen N
  • 通讯作者:
    Chen N
Synthesis and characterization of carbene derivatives of Th@C (3v)(8)-C(82) and U@C (2v)(9)-C(82): exceptional chemical properties induced by strong actinide-carbon cage interaction.
Th@C3v(8)-C82和U@C2v(9)-C82卡宾衍生物的合成和表征:强锕系元素与碳笼相互作用诱导的特殊化学性质
  • DOI:
    10.1039/d0sc06111e
  • 发表时间:
    2020-12-21
  • 期刊:
    Chemical science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu X;Li B;Yang W;Yao YR;Yang L;Zhuang J;Li X;Jin P;Chen N
  • 通讯作者:
    Chen N
A charged diatomic triple-bonded U≡N species trapped in C(82) fullerene cages.
被困在 C82 富勒烯笼中的带电双原子三键 U-N 物种
  • DOI:
    10.1038/s41467-022-34651-5
  • 发表时间:
    2022-11-23
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Meng, Qingyu;Abella, Laura;Yao, Yang-Rong;Sergentu, Dumitru-Claudiu;Yang, Wei;Liu, Xinye;Zhuang, Jiaxin;Echegoyen, Luis;Autschbach, Jochen;Chen, Ning
  • 通讯作者:
    Chen, Ning
Carbon cage isomers and magnetic Dy⋯Dy interactions in Dy2O@C88 and Dy2C2@C88 metallofullerenes
Dy2O@C88 和 Dy2C2@C88 金属富勒烯中的碳笼异构体和磁性 Dy–Dy 相互作用
  • DOI:
    10.1039/d2qi01796b
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry Frontier
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Wei;Velkos Georgios;Sudarkova Svetlana;Büchner Bernd;Avdoshenko Stanislav M;Liu Fupin;Popov Alexey A.;Chen Ning
  • 通讯作者:
    Chen Ning
Crystallographic Characterization of U@C2n (2n=82-86): Insights about Metal-Cage Interactions for Mono-metallofullerenes
U@C-2n (2n=82-86) 的晶体学表征:有关单金属富勒烯金属笼相互作用的见解
  • DOI:
    10.1021/jacs.1c06833
  • 发表时间:
    2021-09-13
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Yao, Yang-Rong;Rosello, Yannick;Echegoyen, Luis
  • 通讯作者:
    Echegoyen, Luis

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  • 发表时间:
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    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    暨南大学学报(自然科学与医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李锦忠;谌宁;王丹;龚晓兵
  • 通讯作者:
    龚晓兵

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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