不得了!科学家第一次拍到两个原子化学键断裂

2020-04-15 13:12 佚名

原子是构成我们这个宇宙的基础,它们之间通过化学键结合在一起,又因为化学键的断裂和重新结合而构成不同的物质形态,让这个世界五彩缤纷,千姿百态。

然而,原子究竟是什么模样的呢?它们究竟是如何结合在一起的呢?除了一些想象图外,我们很难看到真实的原子照片,毕竟原子的尺寸非常地小,一根头发丝的宽度,就等于50万个碳原子排列在一起,连最精细的显微镜,都已经无能为力了。

不过最近,来自英国诺丁汉大学的纳米材料教授安德烈·霍尔比斯托夫,和德国乌尔姆大学研究助理曹克诚博士领导的一个研究小组,却借助碳纳米管的约束和透射电子显微镜(TEM),拍到了有史以来第一个原子之间互相运动及化学键断裂的视频,为未来研究化学反应开辟了新的方法。

研究人员利用直径仅1至2纳米的碳纳米管作为“微型试管”,把两个铼原子置入其中。铼是元素周期表中最后一个被发现的稳定元素,由于原子序数高,“块头”大,更容易被高能电子束识别,在纳米管中成为两个模糊的圆形暗点。

铼原子的直径大约在0.1到0.3纳米之间。当两个铼原子键合在一起的时候,透射电子显微镜发现它们形成了分子,开始振动,变成了椭圆形;不久后,它们之间的键又突然断裂,恢复为铼原子,停止振动。由于碳纳米管的精确约束,科学家们可以看到它们分分合合,化学键不断断裂又结合的过程。

研究人员认为,这个实验中观察到的两个铼原子,在碳纳米管中运动时,键长会发生变化,表明键的强弱取决于原子周围的环境;它们主要是通过四重键结合,这为过渡金属化学提供了新的基本见解。

是不是非常奇妙?人类的科技水平,已经能够窥知一根头发丝50万分之一的尺度了,在不为人知,肉眼难见的微观领域,究竟还有多少未知的秘密呢?随着科技水平的不断提高,未来我们或许可以看到更多匪夷所思的奇妙现象。