氦化鈉，化學(xué)式Na?He，2016年研制出的化學(xué)物質(zhì)。

我們知道，氦是宇宙中含量第二多的元素，是七種稀有氣體元素之一，很難與其他元素發(fā)生作用。然而，在極端條件下，稀有氣體又可以分為兩類：其中氪、氙、氡、?相對(duì)活躍，而氬、氖、氦則非常穩(wěn)定。

而在2017年，中國(guó)?研究人員在相當(dāng)于100萬(wàn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的環(huán)境下?，制造出了一種氦化合物―氦化鈉。其化學(xué)式為Na?He。

研究人員已經(jīng)找到其他元素與氦進(jìn)行配對(duì)的方法。但一直以來，都沒有形成什么能夠穩(wěn)定存在的物質(zhì)。最常見的例子就是氦與其他元素的分子間作用力（范德華力），無需共價(jià)鍵或者離子鍵就可以存在。在極低的溫度下，氦確實(shí)可以形成范德華力，但極其微弱，無法長(zhǎng)久保持。

氦這種堅(jiān)固的穩(wěn)定力源于其閉殼層電子組態(tài)：其外殼層是完滿的狀態(tài)，沒有空間和其他原子通過共用電子進(jìn)行結(jié)合。不過這是地球表面環(huán)境中的情況。

作為宇宙中第二豐富的元素，氦在恒星和巨型氣體行星的構(gòu)成中起著重要作用。在外太空或者地球深處的極端條件下，它可能遵循著不同尋常的規(guī)律。如今，研究人員剛剛驗(yàn)證這種奇異的現(xiàn)象。

猶他州立大學(xué)的文章共同作者AlexBoldyrev說：“極高的壓力，比如在地球的核心或者其他巨型星體中，能夠完全改變氦的化學(xué)特性?！?/p>

研究人員通過“晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)”模型進(jìn)行演算發(fā)現(xiàn)，在極度的壓力之下，一種穩(wěn)定的氦鈉化合物能夠形成。然后他們?cè)诮饎偸瘔呵粚?shí)驗(yàn)中真的創(chuàng)造出了前所未見的化合物：Na2He。實(shí)驗(yàn)可以為氦和鈉原子提供相當(dāng)于100萬(wàn)倍地球大氣壓的條件。

這一結(jié)果太出人意料，因此發(fā)表的時(shí)候遇到了巨大的困難，研究人員花了兩年多的時(shí)間去說服審稿人和編輯。

基于這些結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，如果壓力達(dá)到他們實(shí)驗(yàn)水平的一千萬(wàn)倍，那么鈉將可以很容易地和氦氣反應(yīng)生成穩(wěn)定的Na2He。更為奇妙的是，這種化合物的構(gòu)成并不需要任何化學(xué)鍵。

南開大學(xué)王慧田教授是本次研究的共同通訊作者，據(jù)他介紹：“所發(fā)現(xiàn)的化合物非常奇特：氦原子通常不會(huì)形成任何化學(xué)鍵，而新物質(zhì)的存在從根本上改變了鈉原子間的化學(xué)相互作用，迫使電子集中在該結(jié)構(gòu)的立方空間內(nèi)，同時(shí)具有絕緣能力?！?/p>

Na2He的晶體結(jié)構(gòu)，由鈉原子(紫色)和氦原子(綠色)交替，共用電子(紅色)存在于其間的區(qū)域。

“這并不是真的化學(xué)鍵，”Popov說，“但是氦能夠使這一結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在。如果你把氦原子挪走，該結(jié)構(gòu)將無法保持穩(wěn)定?！?/p>