稀土碲化物作為一類新型先進(jìn)功能材料，展現(xiàn)出豐富的磁、電、熱電、磁性半導(dǎo)體、電荷密度波等性質(zhì)。這類材料的研究及應(yīng)用受困于兩大挑戰(zhàn)：一是缺乏方便且普適的制備方法，高純度、大批量的制備稀土碲化物是比較困難的；二是缺乏對(duì)于材料電子結(jié)構(gòu)的深入了解。原子精確團(tuán)簇作為連接分子和塊體材料之間的重要橋梁，其合成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究不僅有利于理解材料的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)之間的關(guān)系，并且可以作為前驅(qū)體合成高純度、高結(jié)晶性且組成可控的稀土碲化物材料。但是，由于稀土離子屬于硬Lewis酸，碲陰離子是軟Lewis堿，根據(jù)軟硬酸堿理論，稀土離子很難與碲陰離子配位，因而碲基稀土團(tuán)簇的構(gòu)筑一直是合成化學(xué)領(lǐng)域的難點(diǎn)。最新的CCDC數(shù)據(jù)庫中，包含RE-Te鍵的晶體結(jié)構(gòu)僅有42例，團(tuán)簇則只有7個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)的稀土氧簇，且這些碲基稀土團(tuán)簇的合成需要使用二價(jià)稀土配合物或者Hg單質(zhì)，合成條件非?？量?，不具備普適性。

為了尋找具有普適性的原子精確碲基稀土團(tuán)簇的合成策略，作者提出通過KC₈作為還原劑還原單質(zhì)碲，結(jié)合外圍配體保護(hù)團(tuán)簇核心，構(gòu)筑原子精確碲基稀土團(tuán)簇，成功分離出一系列等構(gòu)的碲基稀土團(tuán)簇[(Cp*RE)₆(Te)₃(Te₂)₂(Te₃)]^2-(Cp*:五甲基環(huán)戊二烯；RE?=?Y, Gd, Tb, Ho, Er)。

單晶結(jié)構(gòu)顯示RE₆Te₁₀中碲基配體有三種分子形式以四種配位模式支撐團(tuán)簇核心：三個(gè) Te^2-均以μ₃形式鏈接3個(gè)稀土離子；兩個(gè) (Te₂)^2-分別以μ– κ²: κ²和μ₃–η₂: κ: κ¹連接稀土離子；線性的 (Te₃)^4-則以μ₆-κ³: κ³: κ³形式連接6個(gè)稀土離子，這是首次在分子配合物體系中發(fā)現(xiàn)線性 (Te₃)^4-單元。鍵級(jí)計(jì)算顯示 (Te₃)^4-單元中Te-Te的鍵級(jí)只有0.5左右，鍵長約3.0 ?左右，長于Te-Te σ單鍵的2.77 ?；不僅如此，(Te₃)^4-單元具有22個(gè)價(jià)電子，與 I₃^–、(Se₃)^4-為等電子體，這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)說明 (Te₃)^4-?單元是典型的三中心四電子結(jié)構(gòu)。

以Y₆Te₁₀團(tuán)簇為例，作者通過理論計(jì)算進(jìn)一步闡明了這些碲基稀土團(tuán)簇內(nèi)部的化學(xué)成鍵。利用適應(yīng)性自然密度劃分方法（AdNDP）找到了線性(Te₃)^4-單元中的三中心四電子鍵和(Te₂)^2-單元的Te-Te σ鍵，證實(shí)了這些稀土團(tuán)簇中碲基配體成鍵的多樣性。能量分解分析（EDA-NOCV）和軌道能級(jí)分析闡明了金屬原子和碲配體之間的強(qiáng)相互作用本質(zhì)上主要來源于靜電相互作用，其余是由Te(5p)→Y(4d)供體-受體相互作用提供。

固體紫外可見光吸收光譜發(fā)現(xiàn)這些化合物具有很強(qiáng)、很寬的吸收峰，吸光范圍為200-1200 cm^-1，可以吸收所有可見光及部分紫外和近紅外光。其光學(xué)帶隙約1.0 eV，與理論計(jì)算結(jié)果一致，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，如單晶硅，砷化鎵的光學(xué)帶隙相近，顯示這些團(tuán)簇可能是一類新型分子基半導(dǎo)體材料。

在這項(xiàng)工作中，作者報(bào)道了一種具有普適性的原子精確碲基稀土團(tuán)簇的合成策略，合成分離出5例等構(gòu)的碲基稀土團(tuán)簇。同時(shí)發(fā)現(xiàn)團(tuán)簇中包含三種碲簇陰離子：Te^2-、(Te₂)^2-和線性的 (Te₃)^4-，結(jié)合理論計(jì)算證明 (Te₃)^4-?是典型的具有22個(gè)價(jià)電子三中心四電子結(jié)構(gòu)。此外，固體紫外-可見-近紅外光譜表明該類團(tuán)簇是一類可以媲美單晶硅和砷化鎵的具有超低帶隙的半導(dǎo)體材料。該方法為未來碲基稀土團(tuán)簇的構(gòu)筑提供了指導(dǎo)，同時(shí)該類團(tuán)簇的獨(dú)特性質(zhì)使它們具備在未來量子材料和各種光電應(yīng)用等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。