新型非共价相互作用（如氢键、卤键、磷键、硫键等）在晶体工程、生物学、化学和材料科学等领域均有非常重要的作用，如降低反应的活化能、控制蛋白质和生物大分子的构象稳定性和生物活性、调节材料的性能等。因此，对新型非共价相互作用的实验和理论研究具有十分重要的意义。
众所周知，重卤素理论上能够形成强卤键，故At可能表现出最强的卤键供给能力。但有超高价元素介入的非共价相互作用的情况较复杂，必须综合考虑空间排斥、单体变形和重排、单体静电势最大值的位移或由于σ-hole键的相反位置等因素对非共价相互作用的影响。因此，系统研究并正确理解超高价At介入的卤键相互作用有着特殊的意义。
我院汪朝旭副教授研究小组在非共价相互作用理论研究前期工作基础上（Mol. Phys.,2019,1-13; J. Chem. Phys.,2018, 148,194106;Int. J. Quantum Chem.,2017, 117,e25443; Mol. Phys.,2018, 116,1834;Theor. Chem. Acc.,2018, 137,179;Struct. Chem.,2018, 30,965; J. Chem. Phys.,2010, 132, 164104;J. Chem. Phys., 2007, 126, 134301），进一步对超价AtXn-CO (X = F, Cl, Br, I; n = 1, 3, 5)非共价相互作用的构型、电子结构及作用本质等进行了详细的理论研究。结果表明，At作为原子序数最高的卤素，具有最强的卤键σ-hole供给能力。同时随着外围取代基X电负性的减弱，超价At原子周围的σ-hole参与形成卤键的相互作用能按F、Cl、Br、I的顺序减小。此外，研究还发现三价和五价At卤化物单体在形成二聚体的过程中由于空间排斥作用发生了结构重排。这些研究结果为全面深刻理解卤键非共价相互作用提供了一定的理论指导。
上述研究成果近期发表在Phys. Chem. Chem. Phys上，第一作者是湖南科技大学硕士研究生周凤翔，通讯作者为汪朝旭副教授和郑柏树副教授，在论文撰写和讨论方面得到了北京化工大学阳庆元教授的大力帮助。该工作也得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金项目等的资助。
该论文为：Fengxiang Zhou,Yuan Liu, Zhaoxu Wang*,Tian Lu,Qingyuan Yang*, Yi Liu,and BaishuZheng*,A new type of halogen bond involving multivalent astatine: an ab initio study, Phys. Chem. Chem. Phys, 2019, DOI:10.1039/c9cp02406a.
