Впервые доказана связь торий–торий
Учёные из Манчестерского университета впервые экспериментально подтвердили существование прямой химической связи между атомами тория. Для этого они применили метод квантовой кристаллографии Hirshfeld Atom Refinement (HAR), который позволил «увидеть» распределение электронов в соединениях тяжёлого элемента.
Химическая связь формируется за счёт совместного использования электронов между атомами. Однако для тяжёлых элементов, таких как торий, доказать это экспериментально долгое время было крайне сложно: поведение их электронов значительно отличается от более лёгких элементов и плохо поддаётся прямому наблюдению.
В новой работе исследователи изучили два разных кластера тория. В одном случае три атома делили между собой один электрон, в другом — уже два. Несмотря на сложность таких систем, метод HAR позволил зафиксировать признаки образования химической связи и проследить, как изменение числа общих электронов влияет на её свойства.
Полученные результаты хорошо согласуются с ранее выполненными теоретическими расчётами и впервые дают прямое экспериментальное подтверждение существования связей типа торий–торий.
Отдельное значение работы заключается в самом методе: HAR использует стандартные данные рентгеновской дифракции в сочетании с квантово-механическими расчётами. Это делает его более доступным по сравнению с традиционными методами анализа электронной плотности, которые требуют исключительно высококачественных кристаллов и сложных экспериментальных условий.
Авторы исследования считают, что подход HAR может помочь изучать химические связи не только в соединениях тория, но и в других сложных материалах, где поведение электронов раньше было трудно наблюдать напрямую.