电子近光速运动重塑分子内化学键首次“看到”
如果电子跑得像光一样快,看到分子里的电近化学键会怎样?美国布朗大学团队在一项针对铋—碳带电分子的实验中,首次亲眼看到了答案:电子以接近光速飞奔,光速直接改变了化学键的运动“模样”。相关论文发表于新一期《科学》杂志。重塑

在铋(以晶体形式显示)等重原子内,电近电子能以相对论速度运动。光速图片来源:英国《新科学家》网站
狭义相对论告诉我们,运动物体的重塑运动速度一旦接近光速,时空体验就会发生奇妙变化。分内这种效应常被认为与粒子加速器或航天器有关,化学但事实上,在一些重原子内部,电子也会以接近光速的速度移动,因而足以重塑分子内的化学键。只不过,此前没有人能在实验中直接“看”到这一幕。这一次,科学家做到了。
团队研究的铋—碳带电分子中,一个铋原子与一个碳原子由三根化学键相连。团队推测,其中一根是σ键(西格玛键),另外两根是π键。这两种键的根本差别来自电子的量子特性:每个电子并非一颗紧实的小球,而是铺展在空间某个区域的概率云——这些云若是“头对头”重叠,便形成σ键;若是“肩并肩”并排重叠,便形成π键。
实验中,团队绘制了整个分子的电子分布图,相当于给化学键拍了一张肖像。奇怪的是,他们并没有看到纯粹的σ型和π型分布,而是发现其中两根键呈现出σ与π的混合模样。
计算表明,这种混合,源于铋核附近的电子感受到了极其强烈的电磁拉扯,以至于被加速到接近光速。正是这近乎光速的运动,把原本规整的键型揉成了亦σ亦π的混合体。这种效应,过去从未被实验观测到。
团队表示,实验观测的关键一步,是在观测电子之前先将分子冷却到极低温度,从而抑制了所有可能让最终图像变得模糊的热振动和激发,让键的轮廓纤毫毕现。
铋—碳键的重塑,可能会影响有机铋化合物在化学反应中的表现。事实上,德国马克斯·普朗克煤炭研究所科学家近期已证明,相对论效应有助于让这类重金属成为化学过程的出色催化剂。
相关文章

玻璃砖价格一般是多少 书房的墙用玻璃砖是用规格大的好还是规格小好,行业资讯
随着浮法玻璃技术的出现,大批量制造平整均匀的优异玻璃成为可能,同时也使深加工玻璃的种类愈加丰富。除了常用的高度度钢化玻璃以外,还有注重隐私保护的磨砂玻璃、调光玻璃,增强防弹安全性能的夹层玻璃、夹丝玻璃2026-10-17
杜兰特德罗赞荣膺上周最佳 詹皇保罗威少获提名发布时间:2015-12-25 10:14 来源:豫都网 我来说说 我要投稿[摘要]北京时间12月15日消息,NBA官方宣布,猛龙队的德马尔-德罗赞和雷霆队2026-10-17
为了让学生感受家乡体育赛事的魅力,激发学生对家乡的热爱之情,汉阴县实验小学精心组织学生观看了经典动画电影《汽车总动员》。观影过程中,学生们被影片中汽车们风驰电掣的速度和精彩刺激的比赛场景深深吸引,电影2026-10-17
火箭莫泰盼苦练找感觉 获将帅力挺成魔兽好帮手发布时间:2015-12-27 09:54 来源:豫都网 我来说说 我要投稿[摘要]火箭大将莫泰尤纳斯 北京时间12月16日,据《休斯顿纪事报》报道,在接受2026-10-17
发布者:小宁 阅读次数:643发布时间:2018/6/28 15:41:12 碳酸饮料通常是夏季饮料市场的主导饮料,它不但有清凉,而且喝起来爽口。十分受消费者的喜爱。其中,我2026-10-17
取号、交钱拿药……职业陪诊员仅会跑腿就够了吗? 编辑:汤晓雪 来源:2026-10-17

最新评论