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2017-09-23 11:15 |
2017年09月21日 稿源：科技日报
记者20日从北京大学物理系王前教授处获悉，著名期刊《应用化学》杂志以封面文章形式刊登了以王前为通讯作者、其博士生赵天山为第一作者的重要论文：他们利用全新方法，发现了迄今最稳定的三电荷负离子结构。《应用化学》杂志称，这一研究将跻身最重大化学研究成果行列，未来将在电池、空气净化等多个领域展示无穷的应用潜力。
负离子是离子化合物的重要组成部分，能与正离子结合形成晶体；在溶液中也会稳定存在，但在气相环境下很难保持稳定。比如三电荷负离子内，带负电的电子比带正电的质子多三个，这种数量不平衡使得其非常不稳定，在气态条件下多余电子很容易与其他电子发生静电排斥反应。
新研究中，王前带领团队利用量子力学统计原理，创建了全新的计算机模型，并证明由元素硼与铍等组成的三电荷负离子，能在2.65电子伏特的冲击下保持稳定。王前表示，他们将八电子规则和硼烷结构电子计数规则等化学原理结合，为设计其他三电荷负离子提供了全新思路。
三电荷负离子将在许多工业领域“大展拳脚”。目前最有前景的，是用其研制铝离子电池，将铝与三电荷负离子结合，这些负离子可以在电极间移动，从而为电池充电。铝电池比现有锂电池更具优势，如铝在自然界含量比锂更丰富，成本会更低；铝的化学活性更低，能反复充电更多次。
此外，这类负离子还能用来合成各种盐类化合物；用来生产地板清洁剂以及杀菌用的强氧化剂；能像抗抑郁药百忧解一样改善人的情绪；甚至能用于市值数十亿美元的空气净化行业。
科技日报总编辑圈点
每隔一段时间，就会出现铝离子电池的最新进展，要么是充放次数创新高，要么是又发现了新材料，要么是电解液安全性能有提升……但所有进步均处于实验室层面。噱头也好，趋势也罢，百姓最关注的是，什么时候能买到号称“铝电池充电1分钟=锂电池充电1小时”的真家伙。路漫漫，科学家仍需在技术商业化的路上，加油向未来。
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