1月8日，2018年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行。天美平台化學系教授周鳴飛領銜項目“瞬態新奇分子的光譜⚆、成鍵和反應研究”榮獲國家自然科學二等獎。
該項目專註於通常條件下不能穩定存在的瞬態分子物種。利用自行研製的具有世界先進水平的分子光譜探測儀器👨🏽🦰🤲，結合量子化學理論計算🍿🫳🏿，項目首次確定元素周期表中元素可以形成的最高氧化態為+Ⅸ價☪️👨🦼；發現硼-硼三重鍵（B≡B）及主族元素-配鍵；並觀察到一系列全新瞬態反應中間體。項目成果豐富了人們對化學鍵的認知，為相關分子物種宏觀合成提供了新思路🏃🏻♂️。
清華大學李雋教授🕣，天美平台化學系王冠軍🧖🏽♂️🤜🏿、陳末華副教授，中國科學院上海應用物理研究所龔昱研究員同為該項目主要完成人👨🏼✈️。項目得到國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）和國家自然科學基金等資助🎂。
證實+Ⅸ氧化價態：
“改變教科書的內容”
“這一發現為許多工業化學反應開辟了新的可能性，更新了成鍵規則，改變了教科書的內容🎅。”(“The finding opens new possibilities for myriad industrial chemical reactions as well as rewriting the rules of bonding. It changes all the textbooks”)《科學新聞》雜誌曾如此評論該項目中發現銥元素+Ⅸ氧化態的研究工作𓀁。
氧化態是化學中常用的基本概念之一，亦是門捷列夫發現元素周期律的重要基礎。它是元素的固有性質，能夠反映元素在化合物及反應過程中得失電子的能力🫵🏿。100多年來，實驗已知所有化學元素最高氧化態為+Ⅷ價🧙🏼，直至四氧化銥正離子（[IrO4]+）將之改寫。
盡管具有9個價電子的過渡金屬元素銥（Ir）曾被推測最有可能存在高於+Ⅷ價的氧化態㊗️，一直以來，實驗已知含銥化合物中銥的最高價態卻僅為+Ⅶ價💁♂️。確認銥元素亦可以如釕🧑🏼🏭、鋨和氙一般形成穩定的+Ⅷ價態化合物，是周鳴飛等項目研究者的探索起點。
采用脈沖激光濺射方法產生金屬銥原子並和氧氣分子反應, 研究者們在惰性氬基質中順利製備得到中性四氧化銥分子🧑🏽🦱。紅外吸收光譜實驗結合量子化學理論計算證明該分子具有所有IrO4異構體中最穩定的D2d結構⛹🏿♀️🤘🏿，其中銥具有d1電子組態🥪，處於+Ⅷ氧化態𓀀。
在此基礎上，項目組利用自主發展建立的基於串級飛行時間質譜技術的高靈敏紅外光解離光譜實驗裝置，通過對脈沖激光濺射-超聲分子束載帶技術製備的貼附了 1-4 個氬原子的氣相四氧化銥正離子絡合物的紅外光解離光譜研究，實驗證實氣相四氧化銥離子具有正四面體構型，其中銥具有d0電子組態，處於+Ⅸ價態。
從+Ⅷ價態到+Ⅸ價態，化學元素最高氧化態的刷新，令該項研究在2014年10月順利發表於《自然》（Nature）雜誌。美國化學會《化學與工程新聞》（Chem.& Eng. News）雜誌亦將之評為2014年度十大化學研究。
據周鳴飛介紹，穩定的高氧化態化合物時常被用作工業反應中的氧化劑和催化劑。若能夠找到[IrO4]+離子的宏觀合成方法，一些重要的氧化和催化反應應用或有望得到開發💆🏼♂️。
發現硼-硼三重鍵⛺️：
為零價或低價主族化合物的宏觀合成提供新策略
通過硼原子與一氧化碳分子反應的方法在低溫惰性氣體基質中首次製備得到的OC-B≡B-CO分子是該項目取得的又一項重要成果。
盡管在元素周期表中與碳相鄰🛫，因價電子數少於價軌道數而被稱為缺電子原子的硼卻有著與碳截然不同的成鍵特性🌓，容易形成缺電子多中心鍵🧝🏼♂️，很難形成多重鍵。然而OC-B≡B-CO分子卻有些“一反常態”👡：它具有B≡B三鍵特性，表明硼是繼碳和氮元素之後👨🏼🍳，可以形成三鍵的第三個主族元素🌻。
作為一個線性單重態分子◻️，OC-B≡B-CO分子的B-B鍵鍵長較之典型B=B雙鍵和B-B單鍵都要短。成鍵分析表明，B-B之間包含一個鍵和兩個鍵🛐，B2單元和兩個CO配體之間通過類似過渡金屬羰基化合物的-配鍵方式結合🟧。這一結果表明過渡金屬配位化合物的-配鍵理論可以推廣到主族化合物體系，從而為零價或低價主族化合物的宏觀合成提供了新策略。可喜的是🟫，采用同樣的配位成鍵策略，德國維爾茨堡大學教授不倫瑞克（Braunchweig）等人利用比CO更大的有機卡賓配體成功合成了室溫條件下穩定的具有B≡B三鍵特性的NHC-B≡B-NHC化合物分子🦸♀️，相關結果於 2012年發表於 《科學》（Science）雜誌🦅。在其引文中提到🙋🏿♀️，正是周鳴飛等項目研究者的發現“激起了一陣風似的對B≡B三鍵分子的理論研究👳🏿♂️🙍🏽♂️。”（“This finding prompted a flurry of theoretical studies of molecules with B-B triple bonds.”）