北京
科学家成功生成了一种高度张力的硼氧环，它既能作为氧供体，又可与二氧化碳发生反应。
麻省理工学院的研究人员创造出一种不寻常的富氧分子，科学家数十年来一直试图将其分离出来。这一突破最终可能支持更清洁的工业化学、先进制造，乃至未来的碳捕集系统。
这种新发现的化合物属于一类罕见的含硼类过氧化物分子。科学家将这种结构称为二氧杂硼杂环丙烷（dioxaborirane）。在此之前，研究人员大多认为这类分子过于不稳定，无法存续足够长时间以供直接观测。
室温反应
让这项发现格外引人注目的是反应本身。一种经过特殊设计的硼化合物与氧气相互作用后，该分子几乎在室温下瞬间生成。
化学家通常需要极低的温度或高压环境来稳定高活性的氧结构。这些苛刻条件往往使实验变得困难，也限制了实际应用。
麻省理工学院领衔的研究团队绕开了这些障碍。研究人员利用晶体学和先进计算机建模确认了该分子的结构。他们的分析揭示出一个高度张力的环，内含一个硼原子和两个氧原子。
这个微小的三元环承载着显著的内应力。科学家常将这种张力分子比作压缩弹簧，因为它们储存着大量的化学能。
许多类似的富氧化合物在研究人员能够详细研究之前就已分解。因此，二氧杂硼杂环丙烷的成功分离，对无机化学和合成化学而言是一个显著的进步。
两种化学“面孔”
测试中，这种新分子还展现出两种截然不同的行为。在一种角色中，它充当氧供体，将氧原子转移给其他分子，类似于工业过氧化物在化学制造和药物生产中的作用。
这一能力最终可能帮助化学家在更温和、更安全的条件下设计新的氧化反应。在另一种角色中，该分子与二氧化碳发生反应。研究人员称，这一特性或许能为捕集温室气体或将其转化为有用化学产品提供新途径。
科学家一直在寻找高效管理二氧化碳排放的方法。现有的大多数碳捕集系统需要大量能源或昂贵的基础设施。
这种新发现的硼基化合物本身无法解决气候问题。然而，研究人员相信，它可能启发更高效处理二氧化碳的新反应系统。该分子的双重行为也让研究人员感到惊讶，因为高活性化合物通常只专长于单一类型的化学反应。
“通过证明这些化合物能够在温和条件下生成，我们的工作为全新类型的化学打开了大门，”第一作者张崇和（Chonghe Zhang）说道。他补充表示，这些发现最终可能支持新的氧化方法和材料科学技术。
拓展过氧化物化学
这一发现为以硼化学为中心的蓬勃领域增添了新动能。研究人员已在研究硼化合物在电池、催化剂和先进材料中的应用。
然而，由于不稳定性，富氧的硼结构一直特别难以制备和分析。这项最新突破表明，科学家可能终于拥有了一条可靠的探索途径。
研究人员现在计划研究二氧杂硼杂环丙烷在更大化学体系中的行为，以及相关化合物能否在规模上实现有用的工业反应。
商业应用仍需数年时间。即便如此，这种长期仅存在于理论中的分子的成功创造，为化学家提供了一个全新的平台，在实用的实验室条件下设计活性氧化学反应。
该研究发表于《自然·化学》（Nature Chemistry）期刊。
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