(纯计算)首都师范大学/吉林大学J. Phys. Chem. Lett: 超原子基离子-π相互作用

离子-π相互作用在分子识别、催化反应和功能材料组装等领域具有核心地位，但传统原子基离子-π相互作用（A-IPIs）受限于可用元素的种类、价态和结合强度，限制了其进一步发展。本研究由首都师范大学与吉林大学团队合作，提出并研究了超原子基离子-π相互作用（S-IPIs）。研究背景在于传统A-IPIs的调控能力不足，研究目的是探索超原子（如Au20和Al13）作为替代传统元素的可能性。结论表明，超原子诱导的π相互作用能保持结构稳定，并表现出与传统A-IPIs类似的电负性主导电荷转移行为。能量分解分析显示，Au20+-G5体系的相互作用能高达-5.87 eV，远超传统阳离子-π相互作用；而Al13--G5体系的相互作用能为-0.49 eV，落入传统阴离子-π相互作用的区间。S-IPIs展现出跨量级结合能力和独特性质，如色散相互作用贡献显著，且超原子轨道参与复合物分子轨道形成。这些发现为超原子在分子识别、催化等领域的应用提供了新前景。