氙氣做為惰性氣體家族中的一員，在工業上廣泛應用于電子、電光源等設備，比如汽車上常用的氙氣大燈。但是自然界的氙氣在大氣層中幾乎絕跡，與氬氣和氪氣等其它惰性氣體相比，大氣層中90%以上的氙氣都不知所蹤，這在科學上被稱為“氙氣的消失之謎”。更多信息請點擊：，或者撥打我們的熱線電話：400-6277-838

       氙氣究竟去哪了？尋找氙氣的藏身之所，一直是科學界具有挑戰性的課題之一。大多數科學家認為氙氣應該隱藏在地球內部，比如氙氣可能隱藏于地幔、地核等等。但是到目前為止，沒有發現確切的證據支持氙氣可以穩定存在于地球內部。

      吉林大學的朱黎博士，劉寒雨博士，鄒廣田教授，和馬琰銘教授與英國倫敦大學的Pickard教授合作，在“氙氣的消失之謎”的研究上取得了突破性進展，發現地核可能是氙氣的理想藏身之所。這一成果發表在2014年4月20日出版的《自然—化學》（Nature Chemistry） 期刊上。

       氙氣是否會儲存在占據地球總質量三分之一的地核內部一直備受關注。由于地核的主要組成成分是鐵和鎳，如果氙氣儲存于地核中，就必須與鐵或者鎳在地核的壓強和溫度環境下（即360萬大氣壓和6000 K）發生化學反應，形成穩定的化合物。

       1997年《科學》期刊[Science 277, 930 (1997)]發表了理論和實驗合作論文，否定了氙氣和鐵發生反應的可能性。研究工作發表后的17年間，學界據此公認氙氣不可能儲存在地核內部。

        然而，《科學》文章的結論是建立在人為假定的鐵-氙化合物的結構為基礎，若假定的結構是錯誤的，氙氣和鐵不反應的結論就會被推翻。

        馬琰銘課題組自主發展了基于群智理論的CALYPSO結構預測方法和軟件包（詳見http://www.calypso.cn），此方法不依賴于已知結構信息，不需要人為假定就可以開展材料結構的智能搜索。

       利用CALYPSO方法，研究團隊提出了全新的鐵-氙化合物的結構形式（例如，三鐵化氙XeFe3，圖1），構筑了鐵-氙化合物的高溫-高壓相圖（圖2），首次給出了氙氣和鐵在地核環境下發生化學反應的證據，提出了氙氣被捕捉在地核內部的可能性。

       常壓條件下，氙氣是典型的惰性氣體，難以和其它元素反應形成化合物，而鐵容易氧化失去電子，一般是帶正電的還原劑。另人意想不到的是，高壓下氙氣不僅和鐵發生了反應，而且電子從氙原子轉移到了鐵原子上，從而使鐵成為了罕見的帶負電的氧化劑。這種高壓下非常規的電子轉移現象，誘導了氙氣與鐵之間的化學反應。

       研究工作發表后被《科學》雜志選為2014年4月25日發表的Editor’s choice （見Science 344， 340（2014）），被Chemistry World, Materials360, USA today, New Scientist, HUFF POST Science等國外多家科學媒體進行亮點報道。

       研究工作得到了科技部973項目，國家自然科學基金委杰出青年基金、面上和重點基金的支持。