6月20日消息，近日，京都大学细胞材料科学研究所的科学家们发现了一种新型的簇状化合物，可以用作催化剂。含有大金属氧化物簇的化合物称为多金属氧酸盐，带有负电荷。它们无处不在，从抗病毒药物到可充电电池，再到闪存设备都有他们的“身影”。

本研究中获得的金属氧化物簇带正电（+），与传统的带负电（-）不同。它的表面质子是强酸性的，这在催化中很重要。图片来源：Mindy Takamiya/京都大学 iCeMS

新的簇化合物是一种羟基碘化物 (HSbOI)，它是不寻常的，因为它具有大的带正电荷的簇。只有少数这样的带正电荷的簇化合物被发现和研究。

“在科学领域，新材料或新分子的发现可以创造一门新科学，”京都大学化学家 Hiroshi Kageyama 说：“我相信这些新的带正电荷的星团具有巨大的潜力。”

第一个金属氧化物簇是在 1826 年发现的。此后，化学家们合成了数百种带有负电荷簇的化合物，这些化合物在磁性、催化、离子传导、生物应用和量子信息中具有有用的特性。它们的特性使它们可用于从催化到药物和化学合成的各个领域。

近年来，科学家们将注意力集中在合成具有正电荷簇的化合物并了解它们的性质。

影山和他的同事 Ryu Abe 偶然发现了他们的阳性集群。自 2016 年以来，固态化学家 Kageyama 和催化化学家 Abe 两位科学家一直在寻求开发可以吸收可见光进行光催化的新化合物。他们正在研究一种含氯（Sb 4 O 5 Cl 2）化合物，并试图用碘代替氯原子。

“然而，意外获得了一种与我们预期完全不同的新材料，”影山说。

科学家们所期望的是一种在晶胞中包含 22 个原子的材料，他们得到的是一种在其晶胞中包含 800 个原子的化合物。

一开始，科学家们无法解开这种化学物质的结构。面对材料的复杂性，一种称为粉末 X 射线衍射的传统技术失败了。一年后，Kageyama 认为他可以使用 3D 电子断层扫描，这是一种尖端的电子显微镜技术，最近作为一种成像蛋白质结构的工具引起了人们的关注。科学家们联系了比利时安特卫普大学的 Artem Abakumov 和 Joke Hadermann 来研究这个结构。当他们的合作者发回数据时，科学家们很高兴看到大型“星团”。

进一步的实验室工作表明，羟基碘分子含有酸性质子，这对催化很重要。

“这一发现可能会为固态催化剂的设计开辟新的可能性，”Kageyama 说。

他们的工作将发表在《科学进展》上。