Химики Университета Брауна: тройные связи в тяжёлых элементах подчиняются Эйнштейну
Химики из Университета Брауна (США) представили прямые доказательства того, что теория относительности Эйнштейна влияет на образование тройных химических связей в тяжёлых элементах. Статья опубликована в журнале Science.
Тройные связи — одни из самых прочных в химии. В учебниках их описывают как комбинацию сигма- и пи-связей: одна сигма-связь (прямое перекрывание орбиталей) и две пи-связи (боковое перекрывание). Однако для тяжёлых элементов эта модель перестаёт работать.
Учёные использовали метод фотоэлектронной спектроскопии, чтобы изучить соединения углерода и висмута. Висмут — тяжёлый элемент с атомным номером 83. В таких ядрах электроны движутся со скоростью, близкой к скорости света, из-за чего проявляются релятивистские эффекты, предсказанные Эйнштейном.
Результаты показали, что в тройных связях с висмутом границы между сигма- и пи-типами размываются. Связи приобретают гибридный характер, который невозможно описать классической теорией. Это первое прямое экспериментальное подтверждение релятивистской природы химических связей в тяжёлых элементах.
Открытие важно для фундаментальной химии и материаловедения. Понимание релятивистских эффектов помогает прогнозировать свойства сверхтяжёлых элементов, которые синтезируются в лабораториях, а также разрабатывать новые материалы с уникальными характеристиками.
Исследование также показывает, что теория относительности важна не только в физике высоких энергий, но и в повседневной химии тяжёлых элементов. Ранее подобные эффекты наблюдали лишь косвенно — теперь получены чёткие экспериментальные данные.
