科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

日本北海道大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種特殊的化合物，其中兩個(gè)碳原子通過(guò)共享一個(gè)電子形成了非常穩(wěn)定的共價(jià)鍵，這種鍵被稱(chēng)為σ鍵。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了一個(gè)已有百年歷史的理論，并被發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

共價(jià)鍵是有機(jī)化學(xué)中最為基礎(chǔ)的連接方式之一，通常是由兩個(gè)原子共同分享一對(duì)電子而形成的。1931年，諾貝爾獎(jiǎng)得主萊納斯·卡爾·鮑林提出，理論上存在只由一個(gè)未成對(duì)電子構(gòu)成的共價(jià)鍵，但這類(lèi)單電子鍵可能比常規(guī)的雙電子共價(jià)鍵要弱很多。自那以后，科學(xué)家確實(shí)觀察到了一些單電子鍵的存在，但在碳或氫這樣的元素之間卻從未見(jiàn)過(guò)。找到碳原子間能夠形成單電子鍵的情況，一直是科學(xué)界的一個(gè)挑戰(zhàn)。

研究人員認(rèn)為，明確碳原子之間的單電子σ鍵特性對(duì)于深化對(duì)化學(xué)鍵的理解非常重要，并且將有助于進(jìn)一步揭示化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理。在這個(gè)研究中，當(dāng)一種含有很長(zhǎng)雙電子共價(jià)鍵的六苯乙烷衍生物與碘發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)，就產(chǎn)生了這種單電子鍵。

反應(yīng)后生成了深紫色的碘鹽晶體。通過(guò)對(duì)這些晶體進(jìn)行X射線(xiàn)衍射分析，研究人員發(fā)現(xiàn)碳原子之間的距離異常接近，這表明它們之間存在著單電子共價(jià)鍵。為了確認(rèn)這一點(diǎn)，他們還采用了拉曼光譜技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。

這是首次實(shí)驗(yàn)證明了碳-碳之間可以形成單電子共價(jià)鍵。該成果為探索這種罕見(jiàn)類(lèi)型的化學(xué)鍵打開(kāi)了新的大門(mén)，并可能推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

總編輯圈點(diǎn)

化學(xué)鍵雖不起眼，卻如隱形的紐帶，在原子世界中扮演著至關(guān)重要的角色?；瘜W(xué)鍵是將原子連接成分子和化合物的關(guān)鍵力量。它們與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)息息相關(guān)。對(duì)化學(xué)鍵進(jìn)行深入的科學(xué)研究，有助于開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度合金、具有特殊性能的聚合物等新型材料，對(duì)于材料科學(xué)、化學(xué)工程等領(lǐng)域的發(fā)展意義重大。最新研究成果首次實(shí)驗(yàn)證明一種罕見(jiàn)單電子共價(jià)鍵的存在，無(wú)疑將加深科學(xué)家對(duì)化學(xué)鍵的理解，推動(dòng)化學(xué)鍵相關(guān)科學(xué)研究的進(jìn)步。