构筑接近完美的中空纳米球状金属团簇化学合成上具有极大都挑战，但这类化合物作为二维物理体系的等价物对于自旋涨落及磁交换的研究具有重要意义。

        近日，在郑彦臻教授指导下，海燕策略社区论坛前沿院博士生秦雷和周国军采用配体控制可控水解的方法，通过溶液化学和溶剂热化学反应成功地制备出四例球状钆基团簇化合物，并成功俘获两个中间体簇合物。这四个球状簇合物的核结构均具有很高的对称性，其大小也随着核数的增加由1.2 nm逐渐增加到2.0 nm左右。经过拓扑结构分析表明，这些簇合物都是由较小的三角形、四边形、五边形和六边形等次级构筑基元通过共顶点、共边和共面的方式连接成整体的球状结构。其中，Gd₂₀和Gd₅₀均呈现出少见的近I_h对称性，而Gd₃₂呈现出严格的O_h对称性，Gd₆₀呈现出略微变形的近O_h对称性。实验及基于海森堡模型的蒙特卡洛理论研究表明这系列化合物均具有弱的反铁磁磁交换作用。通过脉冲高场磁化强度数据测试表明不同的簇合物的磁交换与结构中的Gd-O-Gd键角息息相关，具有明显的规律性，可推导出J = 0.0072φ−0.85245 (cm⁻¹)的关系。更有意思的是不同磁交换体系对应明显不同的磁化强度微分曲线，这种磁构关系有望可以作为这些大型稀土基簇合物在强磁场下的“指纹谱”，用于鉴定该类化合物。