1985年，美英科学家克罗托等三人首次制得由60个碳原子组成的足球状碳原子簇C60（富勒烯），并因为这一重大的科学发现，于1996年荣获诺贝尔化学奖。近几十年来，富勒烯由于其独特的高对称性结构，特殊的物理性质以及多样的化学反应活性而获得持续性的广泛关注。而且富勒烯的有机概念也被逐步扩展到无机化学领域，无机富勒烯是否也能表现出不同寻常的稳定性和反应性，引发了科学家们的思考。

11月17日，国际顶级期刊Science在线发表了题为“An all-metal fullerene:[K@Au12Sb20]5-”的成果，报道了全金属富勒烯[K@Au12Sb20]5-的合成及成键机制（图1），展示了一种全新的化合物合成技术以及对金属键的精准调控在结构化学中的应用，为新材料的创制提供了崭新的研究思路。该项工作是由实验研究和理论计算相结合而开展的。南开大学材料科学与工程学院孙忠明教授课题组通过研发一种新的合成方法，将高温固相合成与金属有机化学跨相结合，成功制备了全金属富勒烯[K@Au12Sb20]5-。田文娟老师则基于量子化学的角度对该全金属富勒烯的成键、结构以及性质进行分析。

图1：全金属富勒烯[K@Au12Sb20]5-团簇结构示意图；钾原子为紫色，金原子黄色，锑原子为蓝色。

这一化合物呈现出接近阿基米德十二面体的结构，每一面皆由内含一个金原子的锑五边形平面构成，内径约为0.90纳米，略大于C60分子的直径（0.71纳米）。在这个相对较大的团簇空腔内，仅内嵌了一个钾离子，并且团簇整体无需有机配体的保护，其结构依然能够具有很好的化学稳定性，这使其成为迄今为止配位环境最接近富勒烯的纯无机化合物。

图2：[K@Au12Sb20]5-团簇的成键模式及分子轨道。

这一裸露的重金属球状团簇的稳定性得以实现，一方面归因于中心的钾离子起到了模板支撑作用，另一方面，金-锑之间独特的异金属键在维持整体结构完整性方面发挥了至关重要的作用（图2）。

美国化学与工程新闻报道这一研究工作时认为，这种无机富勒烯可能有助于化学家设计并合成其他精密构造的纳米结构。德国图宾根大学化学家Andreas Schnepf教授表示，这种分子具有引人注目的键合特性，他认为这些团簇在溶液中可能展现出有趣的反应性和应用潜力。