Физики напрямую увидели сигма-дырку на поверхности атома брома
Чешские физики смогли напрямую визуализировать сигма-дырку на поверхности атома брома, входящего в состав молекулы тетракис-(4-бромфенил)метана. Это удалось сделать с помощью кельвин-зондовой силовой микроскопии с атомом ксенона в качестве наконечника. Для достоверности авторы повторили этот эксперимент для молекулы тетракис-(4-фторфенил)метана, для которой этой дырки быть не должно. Исследование опубликовано в Science.
Во второй половине XX века химики обнаружили странное поведение молекулярных структур, в составе которых атом галогена соседствует с другим галогеном, либо с азотом или кислородом. Дело в том, что указанные атомы в высшей степени электроотрицательны, поэтому естественно было ожидать в таких структурах повсеместное отталкивание. В реальности оказалось, что такие пары атомов формируют межмолекулярные галогенные связи, которые стабилизируют супрамолекулярные структуры.
Такое поведение могло бы быть объяснено анизотропией зарядового распределения на поверхности молекулярных галогенов. В частности, было предсказано, что в самой дальней части этих атомов формируется положительное пятно, названное сигма-дыркой. Существование сигма-дырок косвенно подтверждают эксперименты по рентгеноструктурному анализу кристаллов с галогенными связями, а также квантово-химические модели. Прямому же наблюдению этого эффекта мешает недостаточная разрешающая способность современных микроскопов.