重元素の化学結合、相対性理論が支配と実証
Judul asli: Einstein's relativity rules chemical bonds in heavy elements, new research shows
Mengapa Ini Penting
重元素の化学結合に関する基礎理論を実験で初めて実証し、化学・材料科学分野の理論的基盤に影響を与える成果。
Brown大学の化学者らが、重元素における三重結合の構造が教科書の説明と異なることを示す直接的な実験的証拠を科学誌Scienceに発表した。
Brown大学の研究チームは、重元素における三重化学結合の仕組みがこれまでの教科書の説明を覆すことを示す直接的な証拠を発表した。研究はScience誌に掲載された。
通常、三重結合は1つのシグマ結合と2つのパイ結合から構成されるとされる。しかし、原子核が重くなると、周回する電子が光速の相当な割合まで加速し、Einsteinの相対性理論の効果が現れる。この「スピン軌道結合」により、シグマ結合とパイ結合の境界が曖昧になる。
研究チームは、Bismuth（ビスマス）と炭素からなる分子を形成し、絶対零度近くまで冷却した後、光電子分光法で分析した。その結果、炭素-ビスマス間の結合は従来の「1シグマ+2パイ」ではなく、「1パイ+2ハイブリッドσ-π」の構造を示した。
研究の対応著者であるLai-Sheng Wang教授は「重元素で相対性理論が重要という考えは1970年代からあったが、今回は高校で習った化学結合が重元素では当てはまらないことを分光学的に直接証明した」と述べた。