近日，我校物理与光电学院秦正波教授联合中国科学院福建物质结构研究所陈俊研究员在金属负离子参与的非共价相互作用研究领域取得重要进展。相关研究成果以“C–H···Au⁻ Interaction: To Be or Not to Be a Genuine Hydrogen Bond?”为题发表在国际顶级学术期刊《Journal of the American Chemical Society》上（原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c08954）。

图1. 左侧是金负离子参与的氢键作用类型；右侧是Au⁻···CH₃CN复合物光电子成像谱图。

氢键广泛存在于生命、材料和催化等体系中，是调控分子结构与性质的重要作用力。金属原子或金属离子能否作为真正的氢键受体，特别是能否与极化较弱的C–H键形成具有明确氢键特征的相互作用，长期以来仍存在争议。由于这类作用较弱，其作用强度及物理本质一直缺乏可靠的实验基准和准确的相互作用机制描述。

针对这一科学问题，研究团队在气相条件下巧妙构建了孤立的Cu⁻···CH₃CN和Au⁻···CH₃CN复合物，采用课题组自主研制的阴离子光电子速度成像谱仪，结合高精度量子化学计算，精确表征了复合物的电子结合能变化，从而建立了相互作用强度的定量标尺。研究发现，Cu⁻···CH₃CN和Au⁻···CH₃CN的相互作用强度分别为0.43 eV（9.9 kcal·mol⁻¹）和0.51 eV（11.8 kcal·mol⁻¹），属于典型的经典氢键强度范畴。能量分解分析进一步表明，静电相互作用占总吸引能的约60%，为主导贡献，色散和诱导作用次之。理论计算与光电子能谱实验测得的电子亲和能位移（Cu⁻ 0.37 eV，Au⁻ 0.42 eV）高度一致。

图2. 能量分解分析结果：(a) Cu⁻/Au⁻ 和CH₄; (b) Cu⁻/Au⁻ 和 CH₃CN。

该研究为C–H ···金属负离子氢键提供了可靠的定量基准，并确认其本质为以静电为主导的非共价相互作用。深化了对金属阴离子参与非共价相互作用的认识，也为金属中心在分子识别和催化中的作用研究提供了新的参考。

论文第一作者为我校博士生汪桥林，通讯作者为物理与光电学院先进激光光谱技术与应用研究团队的郑贤锋教授、孙中发教授、秦正波教授，以及中国科学院福建物质结构研究所陈俊研究员。安徽师范大学为论文第一完成单位。