科学突破！单个氢原子可以在没有干扰情况下形成怪异的“幽灵键”

你真的能用一个原子而不是普通的两个原子形成化学键吗？这听起来似乎违背了科学规律——就像一只手在拍手——但科学家们认为他们可能已经找到了一种方法。

该方法以Rydberg原子为中心，在高激发态中含有单电子。这些原子通常被视为特殊类型的二原子键的一半，所谓的三叶分子由于忙碌电子的间隔路径而特别大。

新的研究表明，远距离电子轨道对于大的三叶虫分子来说至关重要，它也可能使里德堡氢原子与空间中的一点“结合”。

这种与字面虚无的结合将极其短暂，但它可能开辟改变许多化学反应的新方法。

来自印第安纳州普渡大学的马修·艾尔斯（Matthew Eiles）告诉《新科学家》的安迪·考格兰（Andy Coghlan）说：“我们预测它在寒冷的环境中会存活几百微秒，甚至更长。”

艾利斯和他的研究小组将这种新的键描述为“鬼键”——孤立的、受激发的电子被诱骗而固定到与第二个原子存在时相同的位置。

这可以通过向原子发射一系列交替的电脉冲和磁脉冲来实现，使电子远离原子核几十纳米。

目前为止，这还只是一个假设:研究人员实际上还没有实现任何幽灵联系，但他们已经运行了数学并计算了模型，表明在实验室中这是可能的。

位于苏黎世的瑞士联邦理工学院的Johannes Wilhelm Deiglmayr告诉《新科学家》:“我认为这是可以实现的。”“这将是非常有趣的看到。”

Deiglmayr是几年前首次开发出超长Rydberg原子的团队的一员。这些特殊的原子的尺寸只有一微米(大约是普通原子的一千倍)，这可能会使幽灵结合成为可能。

进一步说，研究人员认为，通过对里德伯原子的仔细操作，“更奇异的”幽灵状态可能会成为可能。它甚至可以应用于量子力学领域，例如量子门的创建——一个基本的量子电路。

任何能从根本上改变化学反应工作方式的东西——从利用光产生和破坏化学反应，到与单个原子形成化学键——都有可能打开一大堆新的可能性。

就假设而言，这些数字加起来——我们可能很快就会看到使用一个原子而不是两个原子的化学键。下一步是在真实的实验室实验中找到实现它的方法。

“作为简单的理论家，我们将把这个挑战留给专家和实验主义者，”艾尔斯告诉《新科学家》。

这项研究发表在《物理评论快报》上。