近日，苏州大学材料与化学化工部谌宁教授课题组与清华大学李隽教授研究团队合作，在《自然-化学》（Nature Chemistry）杂志上发表了题为“A lanthanide–carbon triple bond stabilized within a fullerene cage”的研究论文。论文以苏州大学第一及通讯署名单位发表，第一作者为蒋宏杰（苏州大学，硕士研究生），赵静（清华大学，博士），通讯作者为谌宁、李隽。
镧系元素由于4f轨道收缩效应（即镧系收缩现象），其形成共价多重键的能力受到显著限制，其中稳定的三键合成长期以来被视为难以突破的科研禁区。虽然近年来科研人员已在铈（Ce）-碳双键合成方面取得进展，但需要更高程度轨道重叠的Ce≡C三键结构仍被学界普遍认为无法实现。
谌宁研究团队通过创新性地利用富勒烯分子笼的空间限域和保护作用，采用改良电弧放电技术成功制备了内嵌金属富勒烯CeCSc2@C80，首次实现了铈碳三键的稳定构筑。X射线单晶衍射分析显示，该结构中Ce-C键长仅为1.969(7) 埃，这一数值不仅远小于已报道的铈碳双键键长（2.385-2.441埃），而且与理论预测的三键键长（1.91 埃）高度吻合。通过可见-近红外吸收光谱和电子顺磁共振光谱的联合表征，确认了该化合物具有闭壳层[CeCSc2]6+@[C80]6-的电子构型。红外光谱中观察到的Ce≡C特征振动峰与理论模拟结果一致，为三键的存在提供了直接证据。深入的量子化学计算分析表明，自然定域分子轨道（NLMO）分析揭示了Ce-C之间存在一个σ键（贡献度28%）和两个π键（贡献度17-19%），键级达到1.99，远超双键体系；自然共振理论（NRT）计算也证实了三键结构的主导地位。
此项工作突破了对镧系金属成键能力的认知，完善了镧系价键理论，拓展了新型金属多重键的合成途径，也为发展镧系金属新型功能材料提供了新的范式。《科技日报》在头版以“我科研团队成功合成稀土三重键化合物”为题对该工作进行了报道，人民网、央广网等媒体进行了转载报道。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41557-025-01856-2
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
