对σ-孔的初次观测揭示了其特殊的形状

溴原子σ-空穴的第一张实验图像已经公布，描绘了卤素成键基础的特殊电荷分布。

尽管两个带负电荷的原子相互吸引而不是排斥，这似乎违反直觉，但当涉及到卤素键时，情况就是这样。卤素原子与其他卤素以及氧原子等电子供体形成有吸引力的分子间键。卤素键，它们的变体也存在于其他群体的元素中-是将超分子晶体甚至生物大分子结构结合在一起所必需的。

卤素能形成这些键的关键是它们的σ-孔。这是一个低电子密度的区域——因此部分正电荷——在相反的一边，但沿着相同的轴，在卤素与另一个原子结合的地方。到目前为止，σ空穴的唯一可视化结果来自间接量子模拟或晶体结构。

现在，来自捷克共和国的研究人员拍摄到了溴原子σ-空穴的第一张真实图像。研究小组把一个氙原子放在开尔文探针力显微镜的尖端上，开尔文探针力显微镜是原子力显微镜的非接触式变体。这使他们能够在其中的σ-洞中成像tetrakis (4-bromophenyl)甲烷的溴原子。他们将其与同一分子的氟版本进行了比较，后者没有出现σ-空穴。

研究小组认为，除了为σ孔的存在提供了第一个直接证据外，他们的方法还可以成像其他复杂分子系统中的电荷分布。