هل يمكن حقًا إنشاء رابطة كيميائية باستخدام ذرة واحدة بدلًا من الحالة العادية التي تُستخدم فيها ذرتان لإنشاء رابطة؟
على ما يبدو أن هذا الأمر يتعارض مع قوانين العلم كـ (تصفيق يدٍ واحدة)، ولكن يعتقد العلماء أنهم وجدوا طريقةً لفعل ذلك.
تتمحور الدراسة حول (ذرات ريدبرج – Rydberg atoms)، فهي تحتوي على إلكترونٍ واحدٍ في الحالة شديدة الإثارة، عادةً ما يُنظر إليها على أنها نصف نوعٍ خاص من روابط ذرتين، وتُسمّى (جزيئات ثلاثية الفصوص – trilobite molecules) وتكون كبيرة إلى حدٍّ ما وذلك بسبب المسار المتباعد للإلكترونات المزدحمة.
يشير بحثٌ جديدٌ إلى أن مدار الإلكترونات المتباعد هو مفتاح الجزيئات ثلاثية الفصوص الكبيرة، ويمكن أيضًا لذرات هيدروجين ريدبرج الارتباط بنقطةٍ ما في الفضاء الفارغ.
هذا الارتباط مع العدم -حرفيًا- سيكون مختصرًا للغاية، ولكن قد يفتح آفاقًا جديدة لتغيير العديد من التفاعلات الكيميائية.
أخبر أحد الباحثين (ماثيو إيليس – Matthew Eiles) من جامعة بورود في ولاية إنديانا (آندي كوغلان – Andy Coghlan) في برنامج نيو ساينتست: «نتوقّع أن يستغرق ذلك عدة مئاتٍ من الميكروثانية، أو حتى فتراتٍ أطول في بيئةٍ باردة».
يصف إيليس وفريقة الروابط الجديدة بالروابط الشبحية، إذ يُخدع الإلكترون المُثار الوحيد بشكلٍ أساسي ليصبح ثابتًا في مكانه كما لو أن هناك ذرة أخرى موجودة.
ويمكن أن يحدث عن طريق إطلاق سلسلةٍ متتابعةٍ من النبضات الكهربائية والمغناطيسية في الذرة، ما يُبقي الإلكترون عشرات النانومترات بعيدًا عن النواة، لكن في الوقت الحالي هذا كله مجرّد فرضية.
لم ينفّذ الباحثون فعليًا أي روابط شبحية، ولكنهم أجروا العمليات الحسابية ودرسوا النماذج، والتي تشير إلى إمكانية إجرائها في المختبر.
وقال جوهانس ويليم ديغلمير من المعهد الفيدرالي السويسري في زيوريخ لـ نيو ساينتست إنه من الممكن فعليًا إجراء هذه التجارب، وإنه سيكون حقًا من الممتع رؤية هذا.
كان ديغلمير جزءًا من الفريق الأول الذي طوّر ذرات الهيدروجين عالية الامتداد منذ بضع سنوات، هذه الذرات الخاصة والتي تُقاس بالميكرومتر في الحجم (حوالي ألف مرة أكبر من المعتاد) قد تجعل الروابط الشبحية ممكنة.
وفي نهاية المطاف، يعتقد الباحثون أن الأكثر غرابة أن حالة الروابط الشبحية قد تكون ممكنةً عن طريق التلاعب الدقيق في ذرات ريدبرج.
يمكن أيضًا أن يكون لها استخدامٌ في مجال ميكانيكا الكم، في إنشاء البوابات الكمومية على سبيل المثال (دائرة الكم الأساسية).
وأيُّ شيءٍ يغيّر التفاعلات الكيميائية على المستوى الأساسي بواسطة استخدام الضوء من إنشائها وتدميرها إلى إنشاء روابط مع ذرات مفردة، لديه القدرة على فتح مجموعةٍ جديدةٍ من الاحتمالات الممكنة.
بقدر ما يتعلّق الأمر بالفرضية فإن الأرقام تضيف شيئًا، وقد نرى قريبًا روابط كيميائية باستخدام ذرة واحدة بدلًا من استخدام ذرتين، الخطوة التالية هي معرفة كيفية تحقيق ذلك كتجربةٍ حقيقية في المختبر.
وقال إيليس لنيو ساينتست: «كمُنظّرين متواضعين سنترك هذا التحدي للخبراء التجربيين».
نُشر البحث في رسائل المراجعات الفيزيائية.
- ترجمة: إسراء رجب عباس
- تدقيق: تسنيم المنجّد
- تحرير: كنان مرعي
- المصدر
