众所周知，“八电子规则”是现代化学的理论基础，是理解和解释主族元素分子结构稳定性和物化性质的基石。随后发展的“十八电子规则”和“Wade规则”在20世纪也取得巨大成功，成为理解过渡金属分子和小尺寸团簇的基本化学理论。但随着近20年来纳米技术的巨大进展，传统化学理论是否在纳米尺度仍然适用引起人们广泛关注。特别对于金属纳米团簇，迄今人们普遍认为其是由一个一个金属原子随机生长而来，并不存在一个普适的化学规则。
长期以来，配体金纳米团簇因其独特的结构和物理化学性质以及在催化、纳米技术及生物医学等领域广泛的应用前景得到了广泛关注。近10年来，随着一系列大尺寸的配体金纳米团簇被成功结晶，人们试图提出理论模型解释其结构稳定性，但并未获得普遍成功。上海应物所的许文武博士、朱倍恩博士在高嶷研究员指导下，与美国内布拉斯加大学林肯分校和中国科技大学的曾晓成教授合作，建立了一个普适模型，实现了对迄今为止报道的所有71个配体金纳米团簇的基本理解。该模型认为每个金原子有三个不同的电子价态，三个或者四个金原子可以满足2电子的满壳层电子态，从而构成基本的结构单元(三角形Au3和四面体Au4)。当这些基本单元堆积在一起时，就形成了结构各异的稳定的金纳米团簇。该模型的建立，有力的证明了金纳米团簇的结构和生长遵循着基本的化学规律，从而为进一步理解金以外的金属纳米团簇打开了新的思路。由于这个模型非常类似于粒子物理中的基本粒子模型(即夸克有不同的“味”，三个夸克构成质子和中子，并进一步构成原子核和原子)，所以被称为“大统一模型”（Grand Unified Model）。研究人员利用该模型预测了一系列高度稳定的金团簇，从而为实现基于化学规则的纳米金团簇可控合成提供了基础。
该项研究工作得到了中国科学院、上海应物所、国家自然科学基金委、上海市科委、中组部、中国科技大学以及深圳超算中心、国家超级计算天津中心和上海超算中心以及NSFC-广东联合基金（第二期）超级计算科学应用研究专项的共同资助和支持。(水科学研究室供稿)
