2022年9月20日和9月26日，物理化学类顶级杂志《Journalof Chemical Physics》（中科院2区，TOP期刊，IF:4.3）和著名杂志Cell旗下的综合类期刊《iScience》（中科院2区，IF:6.1），分别在线发表了我校公共卫生与健康学院数理教研室朱本超博士团队题为“Systematicresearch of gallium atom-doped neutral small and medium-sized gas-phasemagnesium clusters: A DFT study on GaMgn (n=2-12) clusters”和“Rapid 3D roll-up ofgas-phase planar gold clusters and relative affinity and alienation for Mg andGe: A DFT study of MgGeAun (n=1-12) clusters”的研究成果。湖北医药学院是这两项工作的第一单位和第一通讯单位。该两项研究对象分别是镁基团簇和金基团簇，它们是介于宏观和微观之间的一个特殊的物质层次，具有结构可设计和性质可调控的特点，是理解镁基和金基物质结构与功能关系的重要桥梁。
在“Systematicresearch of gallium atom-doped neutral small and medium-sized gas-phasemagnesium clusters: A DFT study on GaMgn (n=2-12) clusters”研究工作中，团队将Ga原子掺杂中性镁团簇，如下图1所示，不仅得到了诸多具有新奇结构的GaMgn(n=2-12)团簇，还得到了两个有意思的结果，即GaMg4团簇是一个临界团簇，比其小尺寸的GaMgn团簇中Mg-Mg并不成键；GaMg4基态异构体中出现了Ga-Mg共价键和非共价键（离子键）共存的现象（如图2所示）。根据此现象，团队进行了成键的拓扑分析，不同温度下的分子动力学模拟等研究，得出GaMg4团簇这些性质背后的物理和化学机理。团队还发现，虽然在其它团簇（例如硼团簇）中已经证实这种双化学键性质（对于同一种化学键）的存在，但是在中小尺寸的镁基团簇研究中，此现象还是首次被发现，因此引起期刊编辑和审稿人的兴趣。此工作朱本超为第一作者及共同通讯作者，团队成员郭佳为第一通讯作者，鲍磊，邓平基和康文斌参与相关研究工作。重庆大学材料学院曾路博士（共同通讯）共同参与攻关了本工作部分难题。
图1. GaMgn (n=2-12)基态异构体的结构及GaMg4临界团簇性质
图2. GaMg4基态异构体的成键分析
在“Rapid 3D roll-up ofgas-phase planar gold clusters and relative affinity and alienation for Mg andGe: a DFT study of MgGeAun (n=1-12) clusters”的研究中，团队对小尺寸金团簇掺杂Ge和Mg原子进行了研究。由于现有的许多研究证实小尺寸金团簇的基态构型呈现2维结构，但团队研究发现因为Au对Ge和Mg表现出明显的相对“疏远”和“亲和”性质，MgGeAun团簇出现了一种快速3维结构“卷起”现象（如图3所示）。为了解释这种现象，团队对这些团簇的电子结构，成键成分及类型等进行了系统的研究（如图4所示的部分研究成果），并对今后的光谱实验验证给出了理论数计算预测。这项研究不仅丰富了金基团簇的理论数据（包括几何结构，电子性质，光谱性质等），而且为平面团簇的三维结构化，即掺杂相对“亲和”和“疏远”的原子，提供了简单而清晰的理论证实。不过，在审稿过程中有审稿人提出异议，认为此研究作为一个标准的理论研究，虽然有一定的意义，但不足以发表在《iScience》这种级别的期刊上。团队成员经过细致的调研，给出有理有据的回复，经过长达五个多月的多轮修改，最终经编辑仲裁决定录用。此工作朱本超博士为第一作者及共同通讯作者，鲍磊博士为第一通讯作者，团队成员邓平基，郭佳和康文斌参与了相关研究，我校为唯一单位。
图3. MgGeAun (n=2-12)基态异构体的结构及化学键性质
图4. MgGeAu4和MgGeAu6基态异构体的成键分析
截止目前，朱本超团队今年已发表了四篇不同团簇的高质量研究成果，其中两篇IF>5，两篇中科院二区，一篇TOP期刊。据朱本超博士介绍，相对于去年研究成果的数量而言虽然有所减少，但值得欣喜的是，研究成果的质量在稳步提高。朱本超博士所在的数理研究团队成员均是我校公共课教师，对比医学主流学科的研究氛围和平台支持等，团队研究确实面临着一些困难。但正如《劝学》中表达的“学不可以已，纵使日积跬步，亦可至千里之遥”，这些困难在成员们持续不断的学习中逐一被克服。期待在不久的将来，他们的研究成果能有更大的突破。
论文链接：
GaMgn团簇研究工作：
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0093048
MgGeAun团研簇究工作：
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)01487-0#%20
朱本超博士的相关科研信息可参考其ORICD号：0000-0002-6028-2017
