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一項9月25日發(fā)表于《自然》的研究突破了共價鍵中成對電子的束縛，在“只有1個電子的共價鍵”首次提出近一個世紀后，科學家終于創(chuàng)造出了這種新型的化學鍵。多年來，論文作者、日本東京大學的Takuya Shimajiri和同事一直在測試化學鍵的極限。此前，他們曾對超長柔韌的化學鍵進行過實驗?，F(xiàn)在，他們嘗試了化學家Linus Pauling于1931年首次提出的想法—— 由一個電子形成的化學鍵。所有已知的共價鍵，即相鄰原子通過共用電子產生的強烈作用，都包含2、4、6或8個電子，是成對存在的。但Pauling的理論認為，共價鍵可能存在于兩個原子間，且只共享了一個電子。為了實現(xiàn)這一點，研究人員通過化學反應從兩個碳原子間現(xiàn)有的雙電子共價鍵中去除一個電子。他們使用了一種碳原子間具有超長鍵的大型碳氫化合物，這意味著分子中其他地方的電子要想取代被去除的一個電子，需要耗費大量的能量。Shimajiri說，過去嘗試去除電子的實驗留下的化學鍵太弱，因此斷裂得太快，無法進行確切的化學分析，而這次他們采用的分子在去除電子后仍然足夠穩(wěn)定。科學家利用X射線衍射和拉曼光譜對其進行了分析，并經(jīng)密度泛函理論計算后，確定它有一個由單電子組成的穩(wěn)定共價鍵，最終證實了碳-碳單電子σ鍵的存在?！昂苌倌苷业骄哂行滦突瘜W鍵的分子。”英國帝國理工學院的Henry Rzepa說，Shimajiri團隊實驗用的分子有278個電子，因此去除正確的電子并防止其他電子立即取代它的位置是一項壯舉。這一發(fā)現(xiàn)可能會促使化學家創(chuàng)造出全新的分子家族。相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07965-1