記者二十日從北京大學(xué)物理系王前教授處獲悉，著名期刊《應(yīng)用化學(xué)》雜志以封面文章形式刊登了以王前為通訊作者、其博士生趙天山為第一作者的重要論文：他們利用全新方法，發(fā)現(xiàn)了迄今最穩(wěn)定的三電荷負(fù)離子結(jié)構(gòu)。《應(yīng)用化學(xué)》雜志稱，這一研究將躋身最重大化學(xué)研究成果行列，未來(lái)將在電池、空氣凈化等多個(gè)領(lǐng)域展示無(wú)窮的應(yīng)用潛力。

負(fù)離子是離子化合物的重要組成部分，能與正離子結(jié)合形成晶體；在溶液中也會(huì)穩(wěn)定存在，但在氣相環(huán)境下很難保持穩(wěn)定。比如三電荷負(fù)離子內(nèi)，帶負(fù)電的電子比帶正電的質(zhì)子多三個(gè)，這種數(shù)量不平衡使得其非常不穩(wěn)定，在氣態(tài)條件下多余電子很容易與其他電子發(fā)生靜電排斥反應(yīng)。

新研究中，王前帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用量子力學(xué)統(tǒng)計(jì)原理，創(chuàng)建了全新的計(jì)算機(jī)模型，并證明由元素硼與鈹?shù)冉M成的三電荷負(fù)離子，能在2.65電子伏特的沖擊下保持穩(wěn)定。王前表示，他們將八電子規(guī)則和硼烷結(jié)構(gòu)電子計(jì)數(shù)規(guī)則等化學(xué)原理結(jié)合，為設(shè)計(jì)其他三電荷負(fù)離子供應(yīng)了全新思路。

三電荷負(fù)離子將在許多工業(yè)領(lǐng)域“大展拳腳”。目前最有前景的，是用其研制鋁離子電池，將鋁與三電荷負(fù)離子結(jié)合，這些負(fù)離子可以在電極間移動(dòng)，從而為電池充電。鋁電池比現(xiàn)有鋰離子電池更具優(yōu)勢(shì)，如鋁在自然界含量比鋰更豐富，成本會(huì)更低；鋁的化學(xué)活性更低，能反復(fù)充電更多次。

此外，這類負(fù)離子還能用來(lái)合成各種鹽類化合物；用來(lái)生產(chǎn)地板清潔劑以及殺菌用的強(qiáng)氧化劑；能像抗抑郁藥百憂解相同改善人的情緒；甚至能用于市值數(shù)十億美元的空氣凈化行業(yè)。

科技日?qǐng)?bào)總編輯圈點(diǎn)

每隔一段時(shí)間，就會(huì)出現(xiàn)鋁離子電池的最新進(jìn)展，要么是充放次數(shù)創(chuàng)新高，要么是又發(fā)現(xiàn)了新材料，要么是電解液安全性能有提升……但所有進(jìn)步均處于實(shí)驗(yàn)室層面。噱頭也好，趨勢(shì)也罷，百姓最關(guān)注的是，什么時(shí)候能買到號(hào)稱“鋁電池充電1分鐘=鋰離子電池充電1小時(shí)”的真家伙。路漫漫，科學(xué)家仍需在技術(shù)商業(yè)化的路上，加油向未來(lái)。