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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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百年后，科學(xué)家造出這種新化學(xué)鍵

2024-09-27 中國(guó)科學(xué)報(bào) 徐銳

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語(yǔ)音播報(bào)

一項(xiàng)9月25日發(fā)表于《自然》的研究突破了共價(jià)鍵中成對(duì)電子的束縛，在“只有1個(gè)電子的共價(jià)鍵”首次提出近一個(gè)世紀(jì)后，科學(xué)家終于創(chuàng)造出了這種新型的化學(xué)鍵。

多年來(lái)，論文作者、日本東京大學(xué)的Takuya Shimajiri和同事一直在測(cè)試化學(xué)鍵的極限。此前，他們?cè)鴮?duì)超長(zhǎng)柔韌的化學(xué)鍵進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在，他們嘗試了化學(xué)家Linus Pauling于1931年首次提出的想法—— 由一個(gè)電子形成的化學(xué)鍵。

所有已知的共價(jià)鍵，即相鄰原子通過(guò)共用電子產(chǎn)生的強(qiáng)烈作用，都包含2、4、6或8個(gè)電子，是成對(duì)存在的。但Pauling的理論認(rèn)為，共價(jià)鍵可能存在于兩個(gè)原子間，且只共享了一個(gè)電子。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究人員通過(guò)化學(xué)反應(yīng)從兩個(gè)碳原子間現(xiàn)有的雙電子共價(jià)鍵中去除一個(gè)電子。他們使用了一種碳原子間具有超長(zhǎng)鍵的大型碳?xì)浠衔?，這意味著分子中其他地方的電子要想取代被去除的一個(gè)電子，需要耗費(fèi)大量的能量。

Shimajiri說(shuō)，過(guò)去嘗試去除電子的實(shí)驗(yàn)留下的化學(xué)鍵太弱，因此斷裂得太快，無(wú)法進(jìn)行確切的化學(xué)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(xué)家利用X射線衍射和拉曼光譜對(duì)其進(jìn)行了分析，并經(jīng)密度泛函理論計(jì)算后，確定它有一個(gè)由單電子組成的穩(wěn)定共價(jià)鍵，最終證實(shí)了碳-碳單電子σ鍵的存在。

“很少能找到具有新型化學(xué)鍵的分子?！庇?guó)帝國(guó)理工學(xué)院的Henry Rzepa說(shuō)，Shimajiri團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)用的分子有278個(gè)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(xiàng)壯舉。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)促使化學(xué)家創(chuàng)造出全新的分子家族。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07965-1

一項(xiàng)9月25日發(fā)表于《自然》的研究突破了共價(jià)鍵中成對(duì)電子的束縛，在“只有1個(gè)電子的共價(jià)鍵”首次提出近一個(gè)世紀(jì)后，科學(xué)家終于創(chuàng)造出了這種新型的化學(xué)鍵。多年來(lái)，論文作者、日本東京大學(xué)的Takuya Shimajiri和同事一直在測(cè)試化學(xué)鍵的極限。此前，他們?cè)鴮?duì)超長(zhǎng)柔韌的化學(xué)鍵進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在，他們嘗試了化學(xué)家Linus Pauling于1931年首次提出的想法—— 由一個(gè)電子形成的化學(xué)鍵。所有已知的共價(jià)鍵，即相鄰原子通過(guò)共用電子產(chǎn)生的強(qiáng)烈作用，都包含2、4、6或8個(gè)電子，是成對(duì)存在的。但Pauling的理論認(rèn)為，共價(jià)鍵可能存在于兩個(gè)原子間，且只共享了一個(gè)電子。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究人員通過(guò)化學(xué)反應(yīng)從兩個(gè)碳原子間現(xiàn)有的雙電子共價(jià)鍵中去除一個(gè)電子。他們使用了一種碳原子間具有超長(zhǎng)鍵的大型碳?xì)浠衔?，這意味著分子中其他地方的電子要想取代被去除的一個(gè)電子，需要耗費(fèi)大量的能量。Shimajiri說(shuō)，過(guò)去嘗試去除電子的實(shí)驗(yàn)留下的化學(xué)鍵太弱，因此斷裂得太快，無(wú)法進(jìn)行確切的化學(xué)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?？茖W(xué)家利用X射線衍射和拉曼光譜對(duì)其進(jìn)行了分析，并經(jīng)密度泛函理論計(jì)算后，確定它有一個(gè)由單電子組成的穩(wěn)定共價(jià)鍵，最終證實(shí)了碳-碳單電子σ鍵的存在。“很少能找到具有新型化學(xué)鍵的分子?！庇?guó)帝國(guó)理工學(xué)院的Henry Rzepa說(shuō)，Shimajiri團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)用的分子有278個(gè)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(xiàng)壯舉。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)促使化學(xué)家創(chuàng)造出全新的分子家族。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07965-1

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