科學突破！單個氫原子可以在沒有干擾情況下形成怪異的「幽靈鍵」

你真的能用一個原子而不是普通的兩個原子形成化學鍵嗎？這聽起來似乎違背了科學規律——就像一隻手在拍手——但科學家們認為他們可能已經找到了一種方法。

該方法以Rydberg原子為中心，在高激發態中含有單電子。這些原子通常被視為特殊類型的二原子鍵的一半，所謂的三葉分子由於忙碌電子的間隔路徑而特別大。

新的研究表明，遠距離電子軌道對於大的三葉蟲分子來說至關重要，它也可能使里德堡氫原子與空間中的一點「結合」。

這種與字面虛無的結合將極其短暫，但它可能開闢改變許多化學反應的新方法。

來自印第安納州普渡大學的馬修·艾爾斯（Matthew Eiles）告訴《新科學家》的安迪·考格蘭（Andy Coghlan）說：「我們預測它在寒冷的環境中會存活幾百微秒，甚至更長。」

艾利斯和他的研究小組將這種新的鍵描述為「鬼鍵」——孤立的、受激發的電子被誘騙而固定到與第二個原子存在時相同的位置。

這可以通過向原子發射一系列交替的電脈衝和磁脈衝來實現，使電子遠離原子核幾十納米。

目前為止，這還只是一個假設:研究人員實際上還沒有實現任何幽靈聯繫，但他們已經運行了數學並計算了模型，表明在實驗室中這是可能的。

位於蘇黎世的瑞士聯邦理工學院的Johannes Wilhelm Deiglmayr告訴《新科學家》:「我認為這是可以實現的。」「這將是非常有趣的看到。」

Deiglmayr是幾年前首次開發出超長Rydberg原子的團隊的一員。這些特殊的原子的尺寸只有一微米(大約是普通原子的一千倍)，這可能會使幽靈結合成為可能。

進一步說，研究人員認為，通過對里德伯原子的仔細操作，「更奇異的」幽靈狀態可能會成為可能。它甚至可以應用於量子力學領域，例如量子門的創建——一個基本的量子電路。

任何能從根本上改變化學反應工作方式的東西——從利用光產生和破壞化學反應，到與單個原子形成化學鍵——都有可能打開一大堆新的可能性。

就假設而言，這些數字加起來——我們可能很快就會看到使用一個原子而不是兩個原子的化學鍵。下一步是在真實的實驗室實驗中找到實現它的方法。

「作為簡單的理論家，我們將把這個挑戰留給專家和實驗主義者，」艾爾斯告訴《新科學家》。

這項研究發表在《物理評論快報》上。

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