誰創(chuàng)造了“合成金屬”這個術語?
2017年05月15日 9:20 5446次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 新材料前沿
摻雜共軛聚合物,以及其他具有金屬導電性的有機材料,通常稱為合成金屬。這個名詞通過Alan Mac Diarmid“合成金屬:有機聚合物的新型作用”為人們所熟知。該術語也可以在專門介紹這些材料的Elsevier雜志和國際合成金屬科學技術會議上看到。“合成金屬”這個術語使用的時間已經足夠長,所以很少有人質疑它的起源。因此,回顧一下這一術語的起源歷史是有必要的。
人們認為第一次使用這個術語是Alfred Ubbelohde在1969年開始的。在Weinberg的關于Ubbelohde的傳記中可以找到一個明顯的事例:“Ubbelohde創(chuàng)造了誘人的表達”合成金屬,是包括金屬傳導材料創(chuàng)造的,但這些材料又完全由非金屬原子如碳、氮、氫、鹵素和氧組成的。但事實上,這個術語的出現(xiàn)早于Ubbelohde,這可以在1911年的Herbert Mc Coy的著作中找到。
Herbert Newby Mc Coy(1870-1945)于1898年在芝加哥大學獲得博士學位,并在前往工廠之前擁有猶他州和芝加哥的職位。雖然他為人所熟知的是稀土化學專業(yè)的研究,但也被認為是通過電解(CH3)4N+鹽在1911年第一位制備有機金屬的人。這可追溯到1808年關于汞合金的報道,McCoy認為還原銨可以顯示類似于金屬鈉的金屬性質。
使用汞電極,電解產生類似于鈉汞齊的具有金屬光澤的固體。雖然不是很穩(wěn)定,但被確認為是具有金屬導電性的銨自由基的汞齊。Mc Coy總結道:“成果剛被檢查過,雖然數(shù)量很少,但很有可能制備復合金屬物質,就是稱為合成金屬的物質,并且這些組成元素中至少一部分是非金屬的。”1986年,Bard和同事認為,這些產品實際上是由汞還原NH4+(Hg4-)產生的的Zintl離子鹽。因此,這些不是最初認為的有機金屬,而似乎是“合成金屬”的起源。該術語隨后在文獻中不再使用,直到1969年Ubbelohde使用它描述插層石墨時再次出現(xiàn)。
Alfred Rene Ubbelohde(1907-1988)1941年被牛津大學授予D.Sc. 學位,之后在皇后大學和帝國學院擔任學術職位,他的研究生涯涉及一系列科研方向,包括石墨和插層化合物,金屬氫,相變材料和離子熔體。Ubbelohde報道的嵌入石墨顯示出高達2.5×105Scm-1的電導率,因此成為提供金屬有機物質的第一實例。他在1951年首次描述這些材料,但直到1969年才將它們描述為合成金屬。1969年的論文中報道的電導率顯著高于他以前的報告,這可能是為什么他會用這個術語來描述這些后來的材料的原因。無論什么原因,這個詞之后成為他的著作中的主流,這導致了人們相信是他發(fā)起了這個詞。
那么,到底是Ubbelohde獨立開發(fā)了“合成金屬”這一詞,還是在Mc Coy的工作中學到了它,并簡單地將它應用于自己的工作。這個問題是不可能有結論的,雖然Ubbelohde的傳記可以提供一些線索,但是需要注意的是,Ubbelohde從來沒有聲稱這個術語是他自己的,他也從不定義這個術語。他總是使用這個術語,就好像它是一個已知的術語,不需要解釋。例如,他在1969年第一篇論文中第一句話提到:“隨著生產近理想石墨的方法的發(fā)展和控制逐步形成插層化合物的方法的改進研究,這些合成金屬中電荷載流子行為的變化是有可能的,會比研究自然金屬的可使用性的情況更加詳細。”
這個術語沒有被解釋,他也沒有提供參考內容。雖然Mc Coy從未被提及,但應該注意的是,Ubbelohde在1951年發(fā)表了2篇關于銨汞齊的論文,這與Mc Coy的合成金屬原文是同樣的話題,因此他熟悉Mc Coy的工作似乎是合理的。雖然這不能被證實,筆者認為,Ubbelohde是從Mc Coy那學習到這個術語的,并且沒有獨立地發(fā)展它。如果這個說法是正確的,那Ubbelohde從未參考或承認Mc Coy的原因將仍然是一個令人困惑的奧秘。
在20世紀70年代初,發(fā)現(xiàn)了另外的金屬材料,包括有機電荷轉移鹽、金屬鏈化合物和聚硫氮化物。由于這項研究覆蓋了一系列科學和地理學科,1976年的夏天在匈牙利的希奧??伺e行了一個研討會,將這些跨學科研究人員聚集在一起。從此產生了一個長期的國際會議,即國際合成金屬科學和技術會議,通常稱為ICSM。該會議自1976~1982年每年舉行一次,1982年后每2年舉行一次。
1976年11月,研究人員發(fā)現(xiàn)通過摻雜聚乙炔薄膜可以得到高導電性材料,Mac Diarmid、Heeger和Shirakawa首次在紐約市的第二屆ICSM會議上報告了這一研究。這一研究結果隨后出現(xiàn)在1977年末的文獻中,從而擴大了合成金屬的范圍,即包括摻雜的聚乙炔。盡管該術語并未用于原始的聚乙炔論文中,但Mac Diarmid在1979年的評論文章中定義了合成金屬是衍生于自聚硫氮化物,聚乙炔和石墨的金屬化合物。隨著導電聚合物的持續(xù)發(fā)展,該術語在1991年得到進一步延伸,包括摻雜聚合物,如聚對苯、聚亞苯基亞乙烯、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺。
到1979年10月,一份新的Elsevier雜志被推出,專門報道這些材料,名為合成金屬。到目前為止,這仍然是唯一的有機導電材料雜志。
合成金屬的歷史可以追溯到比通常認為的更加久遠。此外,由于我們的導電材料概念在過去50多年中也發(fā)生了變化,因此“合成金屬”這一術語所代表的材料自從首次使用以來也發(fā)生了變化。然而,在所有情況下,這些材料都符合Mc Coy最早在1911年提出的合成金屬是用來表示“復合金屬物質從組成元素來看,其中至少部分元素是非金屬的”這一觀點。
責任編輯:淮金
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