تمكن فريق من الباحثين من جامعة “ناغويا” اليابانية من تحقيق إنجاز علمي بارز من خلال رصد توزيع إلكترونات التكافؤ للمرة الأولى. تمثل هذه الإلكترونات دوراً حيوياً في تفاعلات الذرات وخصائص المواد.

تعقيد سلوك الإلكترونات

تشير نتائج الدراسة المنشورة في مجلة “أميركان كيميكال سوسايتي” إلى أن سلوك الإلكترونات داخل الذرات معقد للغاية، حيث تشكل مدارات إلكترونية مختلفة وفقاً لقربها من النواة. الإلكترونات الموجودة في الأغلفة الداخلية تثبت هيكل الذرة، بينما تلعب إلكترونات التكافؤ دوراً أساسياً في تكوين الروابط الكيميائية.

تقنيات متقدمة لرصد الإلكترونات

خلال العقود الماضية، اعتمد العلماء على نماذج نظرية واختبارات التحليل بدلاً من الملاحظات المباشرة، بسبب صعوبة عزل إلكترونات التكافؤ. ومع ذلك، تمكن الباحثون باستخدام تقنية “حيود الأشعة السينية باستخدام السنكروترون” في منشأة “إس برينغ-8″، من استخراج كثافة إلكترونات التكافؤ بشكل منفصل، مما سمح بدراستها بشكل مباشر.

تحولات في فهم السحابة الإلكترونية

تحدث “هيروشي ساوا”، المؤلف الرئيسي للدراسة، عن نتائج مذهلة تتعارض مع المفاهيم التقليدية حول السحابة الإلكترونية التي تحيط بالنواة. وباستخدام خريطة ملونة، بين الباحثون أن السحابة ليست متصلة بل مجزأة، مما يعد اكتشافاً ثورياً في هذا المجال.

عند تكوين الكربون روابط مع ذرات أخرى، يعيد تشكيل السحابة حوله، مما يؤدي إلى وجود مناطق غائبة عن الإلكترونات. هذا الأمر يتناقض مع الصورة التقليدية للسحابة الإلكترونية.

تأثيرات علمية وصناعية واسعة

تؤكد الدراسة على الطبيعة الموجية للإلكترونات، وقد قامت الجامعة بالتعاون مع جامعة “هوكايدو” للتحقق من صحة النتائج. إن فهم توزيع إلكترونات التكافؤ يؤثر على العديد من المجالات الصناعية، مثل صناعة أشباه الموصلات والبحوث في الأحماض النووية، مما يفتح آفاقاً جديدة للابتكار في هذه القطاعات.