近日，宁波大学物理科学与技术学院崔田教授、吉林大学超硬材料国家重点实验室李达教授等人，与吉林大学原子与分子物理研究所王志刚教授课题组合作，在高压下卤素的反常物性研究方面取得突破性进展。研究成果以“Formation of Twelve-fold Iodine Coordination at High Pressure”为题，于1月20日发表于Nature Communications上。

该工作选择卤族元素碘和具有较高电负性的氮作为研究对象，利用基于粒子群优化算法的晶体结构预测方法CALYPSO，系统研究了富氮型卤族氮化物形成的可能性和高压下卤族元素外壳层的能量变化。成功构建了碘氮化合物的高压相图，首次预言了一种具有碘十二重超配位特征的新型高压碘氮化合物IN6。IN6由氮的六元环和反常的碘氮共价键三维堆垛而成，具有二十面体笼型结构特征，其中碘原子位于二十面体中心。该研究深入探究了高压下卤族元素的价态扩展能力，预言了首个具有十二重超配位特征的卤素化合物，为理解卤族元素在高压下超配位、超价态的物理化学机制提供了新思路，具有重要的科学意义。该工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、吉林大学高性能计算中心的大力支持。

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元素的基本物理化学性质依赖于其电子构型。元素周期表中一种元素通过捕获（失去）电子，使自身具有与其邻近的惰性气体元素一样的电子构型。在常规条件下一种元素具有闭壳层电子组态是高度稳定的，但是在高压下元素的电子构型会发生显著的变化，从而导致其构成的物质在高压下具有“反常”新结构、新现象和新性质。例如：常规条件下钠和氯可以形成符合八隅体规则的Na+和Cl-离子，构成了我们日常生活中必不可少的食盐（NaCl）。然而，高压条件下典型的八隅体规则被打破，钠和氯可以形成具有反常化学组分和价态的新型化合物Na3Cl和NaCl3。近期研究发现卤素化合物在高压下具有反常的超价态、超配位特征，其最大配位数都小于等于八。到目前为止，卤族元素在高压下具有超配位化学键的物理化学机制仍然不清楚，特别是高压下是否存在大于八的超配位卤素化合物值得深入探索。

《Nature Communications》是Nature杂志的系列期刊，创刊于2010年4月，是在线开放出版的多学科综合性杂志，发表物理学、化学和生物学等领域的高质量研究论文，反映相关领域的重要研究进展，近三年平均影响因子12.973。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28083-4