Исследователи из Манчестерского университета впервые смогли напрямую наблюдать, как атомы тория обмениваются электронами при образовании химической связи. Для этого команда использовала метод уточнения атомов Хиршфилда (HAR), который сочетает экспериментальные данные рентгеновской дифракции с квантово-механическими расчетами и позволяет получить детальную картину распределения электронной плотности.
Изучение химических связей в тяжелых элементах долгое время оставалось одной из самых сложных задач современной химии. Традиционные методы требуют практически идеальных кристаллов и крайне сложных условий эксперимента, тогда как HAR оказался значительно более универсальным. Однако до сих пор его применение к таким тяжелым элементам, как торий, считалось крайне затруднительным.
В ходе работы ученые исследовали два различных кластера тория, отличавшихся количеством электронов, участвующих в образовании связей. Анализ подтвердил существование прямой связи между атомами и показал, что даже небольшое изменение числа общих электронов заметно влияет на характер взаимодействия. Полученные результаты полностью совпали с теоретическими расчетами.
По словам руководителя исследования, профессора Стивена Лиддла, возможность напрямую измерять распределение электронов позволяет гораздо надежнее сопоставлять экспериментальные данные с существующими моделями. Авторы работы считают, что новая методика поможет изучать химические связи не только в соединениях тория, но и в других сложных материалах, где поведение электронов до сих пор оставалось практически недоступным для прямого наблюдения.
