新研究首次确认碳原子间可形成单电子共价键

新华社东京10月4日电（记者钱铮）日本北海道大学的研究团队近日在英国《自然》杂志上报告说，他们通过实验首次证实碳原子之间仅依靠一个电子就能形成较稳定的共价键。这一成果打破了长久以来关于共价键的常识，将有助于未来碳材料领域创新。《自然》杂志配发的文章称这一成果“将写进教科书”。

北海道大学发布新闻公报说，共价键通常是由两个原子各出一个价电子，通过共享这对电子而形成。共价键根据共用电子对数量的不同，通常可分为单键、双键和三键。早在1931年，诺贝尔化学奖得主鲍林就预言了单电子共价键的存在。此后科学家们进行大量研究，但因为单电子共价键结合非常弱，拥有这种共价键的化合物很容易分解，所以科学家们近百年来一直未能找到碳原子间依靠单电子共价键结合的稳定化合物。

北海道大学的研究人员在此前的研究中合成了一种化合物，它拥有世界上最长的碳-碳单键。在本项研究中，研究人员令该化合物氧化，获得了新的单晶化合物。接着，他们用X射线结构分析和拉曼光谱法确认所得化合物的单晶体中存在单电子碳-碳共价键，而且新合成的化合物非常稳定。

这是首次实证碳原子之间可以形成单电子共价键。此前，日本之外的一些研究团队观察到其他原子间存在单电子共价键，而此次发现单电子共价键可以在碳原子之间存在更令科学界兴奋，因为碳是有机化合物必需的元素，是地球生命的基本组成元素，是工业化学品的关键成分。这一发现有望应用于相关领域新材料的研发。