Материалы портала «Научная Россия»

Новый тип химической связи обнаружен в космосе

Новый тип химической связи обнаружен в космосе
В магнитных полях белых карликов обнаружен ранее неизвестный связующий механизм

Между атомами в атмосферах звёзд существует некая чрезвычайно сильная химическая связь, о наличии которой учёные раньше не догадывались. Возможно, она объясняется магнетизмом – об этом, во всяком случае, свидетельствуют компьютерные модели. Если этого эффекта удастся достичь в лабораторных условиях, то «намагниченную материю» можно будет использовать для квантовых вычислений.

Химики различают два класса стойких молекулярных связей: ионную связь, при которой электроны «мигрируют» между атомами, и ковалентную связь, при которой электроны распределяются между атомами. Однако, моделируя поведение атомов в магнитных полях силой приблизительно 105 тесла — в 10 000 раз мощнее сильнейших полей, которые можно получить на Земле — квантовый химик Трюгве Хельгакер (Trygve Helgaker) и его коллеги случайно открыли третий связующий механизм.

Сначала учёные изучили, каким образом под воздействием магнитного поля искажалось основное состояние двухатомной молекулы водорода. По словам Хельгакера, имеющая форму гантели молекула выравнивалась параллельно направлению поля, а связь стала короче и стабильнее. Когда один из электронов зарядился до уровня энергии, при котором связь обычно разрывается, молекула просто перевернулась, приняв перпендикулярное полю положение и сохранила целостность. «Мы всегда учим студентов, что когда электроны приобретают подобный заряд, молекула распадается, — говорит Хельгакер. – Однако здесь мы наблюдаем новый тип связи, при котором атомы остаются вместе».

Если при очень высоких температурах новые структуры остаются связанными, то они вполне могут существовать в атмосферах некоторых белых карликов и нейтронных звёзд, магнитные поля которых подобны смоделированным учёными. Однако, по словам астрофизика Донга Лая (Dong Lai), распознать их будет трудно. Чтобы понять, способны ли эти необычные формы строения вещества оказать управляемое влияние на спектр света, исходящего от звёзд, учёным придётся расширить свою модель. Моделирование состояний — «это важный шаг, однако для того, чтобы определить насколько всё это значимо для астрофизики, потребуются и другие шаги», считает Лай.

В лабораторных условиях генерирование таких высоких магнитных полей невозможно, поскольку они сопровождается значительными изменениями в химическом составе всего, что попадает под их воздействие – длина связи между атомами, по словам Хельгакера, может сократиться на 25%, и в столь экстремальных условиях «экспериментальный прибор перестал бы быть прибором». Тем не менее, результаты вселяют надежду на то, что «намагниченная» в лабораторных условиях материя может обладать свойствами, подлежащими практическому применению.

Источник: Зия Мерали (Zeeya Merali), Nature.com

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий