超原子

高科技材料專題（二）：超原子？超級的原子？
國立成功大學生命科學研究所  蔡宗樺編譯/國立臺灣大學物理學系 王名儒教授責任編輯

編譯來源：《Developing Superatom Science》

超原子是原子或是分子的安定聚合，可以視為是另一種新型態，具有獨特、類似原子的性狀。(圖片來源：維基百科)

溫和的原子總是規矩地做著自己的事情，也許是轉移一些電子，或是形成分子。但有時，當他們聚集成像是團簇或樹狀物這種超原子的結構時，有時會表現出新穎的性質。

超原子是原子或分子的安定聚集，可以視為是另一種新的型態，具有獨特、類似原子的性狀。當超原子在進行反應或當成其他物質的原料時，它的行為就像個原子，能夠保持自己的完整性。例如Al₁₃^–這個超原子。這個團簇的鍵結軌域有點類似原子軌域，其40個價電子填滿了一個殼層，使得Al₁₃^–的性質就像是惰性氣體。然而若移去一個電子，使Al₁₃^–變成Al₁₃，其行為又變得像個鹵素喜歡搶奪電子。

因為這種無機超原子團簇的價分子軌域，類似他們模擬元素的原子軌域，因此獲得了不尋常的性質。賓州州立大學的卡斯爾曼教授(A. Welford Castleman Jr.)稱這個現象為「電子上與另一者等價」。他指出，氧化鋯和氮化鈮就是與鉛等價的超原子。儘管元素組成不同，藉由光電子能譜測定，這3者確實具有相似的電子性質。而且在添加氧形成PdO^–和ZrO₂^–，或 PdO⁺和ZrO₂⁺後仍然保有性質的相似性。