近日，我组丁俊霞博士等在巯基配体金团簇结构预测方面取得新进展，该工作利用Grand Unified Model（全统一模型）预测了五个负一价团簇，分别为[Au28(SR)17]−、[Au35(SR)20]−、[Au42(SR)23]−、[Au49(SR)26]−以及[Au56(SR)29]−，并通过多角度验证了它们的稳定性。
巯基配体金团簇因其在催化、光学等领域的应用而成为近年来的研究热点。目前，实验上制备出的巯基配体金团簇以中性价态为主，负价团簇晶体结构的数目仍较少，对具有不同价态巯基金团簇结构的预测可以进一步丰富我们对这种团簇的理解以及指导实验制备。
在该工作中，我们以[Au23(SR)16]−团簇为原型团簇结构，基于Au23团簇的内核结构，我们设计了一系列的团簇内核结构，如图1所示。在这些团簇内核的结构设计中，我们充分利用了Grand Unified Model中的两电子结构单元，沿横向分别扩展出1-5个Au7结构，而这些Au7结构可以进一步拆解为两个Au4(2e)结构，这保证了我们搭建出的这些内核结构具有较高的稳定性。
Figure 1 Inner gold core for (a) Au13(8e) of Au23− and the growth of (b) Au20(12e) of Au28−, (c) Au27(16e) of Au35−, (d) Au34(20e) of Au42−, (e) Au41(24e) of Au49−, and (f) Au48(28e) of Au56− through successively adding Au7.
下一步，我们利用实验已经获得晶体结构的配体团簇已经存在的配体结构为图4中的内核结构搭建出了合适的巯基配体，这些配体包括SR配体、Au(SR)2配体、两个Au3(SR)4配体，如图2所示。
Figure 2 Process of adding the outer thiolate ligands for the formation of (a) Au28−, (b) Au35−, (c) Au42−, (d) Au49−, and (e) Au56−. For clarity, -H is omitted.
随后，为了验证新搭建出结构的稳定性，我们分别讨论了这几个团簇的结构参数、HOMO-LUMO gap、最小频率、局域分子轨道、不同团簇间的热力学关联等方面数据，结果表明新搭建的团簇具有较高的稳定性。
相关研究成果以“Structural prediction of anion thiolate protected gold clusters of [Au28+7n(SR)17+3n]− (n = 0-4)”为题发表在Journal of Chemical Physics上。该工作的第一作者是我组人员王恩栋、丁俊霞。上述工作得到分子反应动力学国家重点实验室的资助。（文/图 丁俊霞、王恩栋）
论文链接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0105226
