مجموعه‌ای از پالس‌های الکتریکی و مغناطیسی که به یک اتم اعمال شده‌اند باعث ‌می‌شوند یکی از الکترون‌های آن چنان رفتار کند که گویی به یک نقطه‌ی خالی در فضا پیوند خورد است.

بدیهی است که یک پیوند شیمیایی، حداقل به دو اتم نیازمند است. پژوهش‌گران با چشم‌انداز جدیدی که بر پیوندهای شیمیایی غیرعادی فراهم کرده‌اند، آزمایشی ترتیب داده‌اند که این الزام را به یک اتم کاهش داده است. متیو ایلز (Matthew Eiles) و همکارانش از دانشگاه پوردو در لافایت غربیِ ایندیانا، راه‌حلی را برای ساخت پیوندی موسوم به تریلوبیت (trilobite) یافته‌اند که با دست‌کاری دقیق یک اتم ریدبرگ (اتمی با یک الکترون در حالت برانگیختگی شدید) صورت گرفته است. نام این پیوند پس از آن صورت گرفت که تابع موج الکترونی آن به فسیل بندپایان انقراض یافته شبیه بوده است.

معمولاً دانش‌مندان پیوندهای تریلوبیت را در انواع ویژه‌ای از مولکول‌های دواتمی مثل Rb_{2 و} Cs₂ مشاهده کرده‌اند. در این موارد یکی از اتم‌ها در حالت ریدبرگ قرار دارد در حالی‌که اتم دیگر در حالت پایه‌ی خود است. چون الکترون خارجی ریدبرگ، اوربیتالِ در فاصله‌ی بسیار دوری را اشغال می‌کند این «مولکول‌های تریلوبیوت» به شکل غیرعادی بزرگ‌اند؛ حدود ۱۰۰۰ برابر بزرگ‌تر از مولکول‌های دواتمی معمولی. الیز و همکارانش با استفاده از تحلیل‌های عددی نشان داده‌اند که از طریق مجموعه‌ی دقیقی از پالس‌های متناوب الکتریکی و مغناطیسی، می‌توان تابع موج یک اتم ریدبرگ را چنان تغییر داد تا با تابع موج یک مولکول تریلوبیوت تطابق داشته باشد. این کار باعث می‌شود تا الکترون برانگیخته شده به یک نقطه‌ در فضا بشدت جایگزیده شود که هزاران نانومتر از هسته دور است. طی اثری، اتم ریدبرگ به شکل موقتی به یک اتم شبحی که وجود خارجی ندارد پیوند می‌خورد و تابع موج آن به مدت ۲۰۰ میکروثانیه مقاومت می‌کند.

لازم است تا تجربی‌کاران بدانند که چگونه می‌توان چنان الزامات سختگیرانه را برای هماهنگ‌سازی پالس‌ها و مسدود کردن میدان‌های خارجی انطباق داد. اگر این موانع برطرف شوند می‌توان یک پیوند شبح ایجاد کرد و این سیستم را با آزمایش‌های پراکندگی الکترونی یا اشعه‌ی ایکس مشاهده کرد. هرچند کاربردهای این اثر نظری است، اما این تیم تصور می‌کند که اگر چنان پیوندی آهنگ واکنش‌های شیمیایی‌ را به طریقی دچار دگرگونی کند، می‌توان آن را مشاهده نیز کرد.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز به چاپ رسیده است.

درباره‌ی نویسنده:

کرستوفر کراکت (Christopher Crockett) نویسنده‌ای آزاد در آرلینگتون ویرجینا است.

منبع:

How to Create a Ghost Chemical Bond