作为纳米家族的一员，金属纳米片具有电子平面运动约束，展现出独特的性质，在光、电、热、催化和机械等领域具有潜在应用价值。然而，金属-金属相互作用使得金属纳米粒子及具有精准组成的团簇更倾向于形成三维堆积结构，因而利用特殊的稳定机制构建单原子层金属纳米片非常富有挑战性。

近日，中科院合肥物质科学研究院伍志鲲研究员和清华大学李隽教授两个研究组合作，首次获得了一种通常情况下稳定、原子精确的单原子层钯纳米团簇片（简写为Pd₈-S）。这种单原子层的纳米团簇，具有两个类似金属并茂环的全金属稠合的共轭五元环；两个PPh（苯基膦）与两个“金属茂”（Pd₅）顺式配位，构成了(PPh)₂Pd₈内核。

众所周知，金属原子与环戊二烯（C₅H₅）及并环戊二烯（C₈H₆）的配位在化学领域十分常见，二茂铁的发现更是预示着金属有机化学领域的开端。通过实验和理论计算发现Pd8-S团簇中钯的平均价态为+1.25，低于通常稳定存在的Pd(+2)价，因此金属为还原态；两个“全金属茂环”符合Hückel 4n + 2规则，具有芳香性。这种非金属原子向金属芳环配位的方式与传统的金属原子非金属芳环配位形式上相反，未曾见诸报道。这个新颖团簇的发现预示着一类包含新配位方式的新型化合物的存在。这种特殊的配位方式也解释了还原态单原子层钯纳米团簇稳定性的原因。

研究发现，由这种配位方式所构成的结构赋予Pd₈-S不同于另一个含8个钯原子团簇（简写为Pd₈-T）的性能：在近红外区（861 nm）有强的吸收；用808纳米激光照射时，光热转换效率达73.3%，并且在连续八次照射后，光热转换效率基本不变，体现出优异的光热稳定性。通过理论计算对光谱进行解析，发现近红外（861 nm）的吸收主要由Pd₈平面的水平轴方向（x方向）的电子跃迁所致，暗示着在金属纳米团簇中，水平轴方向主导的电子激发跃迁也可导致强的光热效应，为后续设计高效光热材料提供了借鉴。

这项研究揭示了一类新的由非金属原子向金属芳环配位的化学键合方式，为一类新化合物（材料）的研究奠定了基础。此外，团簇水平轴方向主导的电子跃迁导致的强吸收和高光热转换效率对后续研究也具有重要的启示。