https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05673
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名古屋大学在实验中首次观测到有机分子的价电子分布。价电子是原子最外层电子,它们
会形成化学键并决定物质的化学性质。解开价电子行为为化学研究带来深远影响,还能在
制药和材料领域带来重要突破。
名古屋大学用日本SPring-8同步辐射设施进行X射线绕射实验,他们将这种技术命名为CDFS
(Core Differential Fourier Synthesis),这项技术成功选择性提取了晶体中原子价电
子密度并观察到电子状态。为了直观地呈现结果,团队制作了电子云色彩图。电子云并不
是预测的平滑、连续的包覆态而是破碎、离散的状态。破碎的电子云分布证实了电子的量
子力学波动性,经过北海道大学的量子化学计算,实验数据与理论计算吻合。
他们对胞苷(cytidine)进行了类似的实验,成功观察到碳双键和碳氮键之间的电子分布
差异。这些发现对于设计功能性材料和理解化学反应机制有着重大的贡献。这项技术适用
于研究受分子间相互作用影响的领域,如有机半导体和DNA双螺旋结构。