ออกซิเจนเป็นธาตุอันดับ 3 ที่มีอยู่มากมายบนโลกนี้ และมีความจำเป็นบนโลกมนุษย์ การเปลี่ยนแปลงภายใต้ความกดอากาศทำให้ออกซิเจนกลายเป็นของแข็งและมีสีที่เฉพาะตัว เมื่ออยู่ในสภาพนั้นออกซิเจนจะมีคุณสมบัติเหมือนโลหะและทำตัวเป็นตัวเหนี่ยวนำยิ่งยวด กลไกที่เกิดขึ้นของปรากฏการณ์ที่น่าประหลาดนี้สร้างความหลงใหลให้นักวิทยาศาสตร์มานับทศววรษ โดยเฉพาะ จุดกำเนิดของการค้นพบล่าสุดของกลุ่มออกซิเจน 4 ตัว (O2)4 ในรูปของแข็ง และมีสีแดง

นักวิจัยจากห้องทดลองด้านปฐพีฟิสิกส์ สถาบันคาร์เนกี้ พบว่าภายใต้แรงดัน โมเลกุลจะทำปฏิกิริยาต่อกันด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนหรือ วงโคจรอิเล็กตรอน ด้วยการใช้เทคนิคทางซินโครตรอนที่ได้พัฒนาขึ้นที่ HPCAT นักวิจัยพบว่า การทำปฏิกิริยาต่อกันของวงโคจรอิเล็กตรอนที่มีอิเล็กตรอนเพียงครึ่งเดียวจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความดัน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน และทำให้ออกซิเจน 4 โมเลกุลรวมตัวเป็นกลุ่มออกซิเจน (O2)4 ที่ความดัน 10,000 เท่าของสภาพบรรยากาศปกติ (10 Gigapascals) โดยงานวิจัยนี้ตีพิมพ์ลงวารสาร [Proceedings of the National Academy of Sciences](http://www.pnas.org/

ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของออกซิเจนที่ถูกเปิดเผยในการทดลองนี้ เกิดขึ้นเนื่องจากความจริงของออกซิเจน ที่วงโคจรอิเล็กตรอนวงนอกสุดจะถูกเติมอิเล็กตรอนเพียงครึ่งเดียวจาก อิเล็กตรอนคู่โดดเดียว 2 อิเล็กตรอน เมื่อโมเลกุงถูกบีบให้มีปริมาตรที่เล็กลง ที่ความดันสูง อิเล็กตรอนที่อยู่วงโคจรนอกสุดจะถูกบังคับให้เคลื่อนเพื่อพยายามไปจับคู่กับอิเล็กตรอนของโมเลกุลข้างเคียง เพื่อศึกษาสภาวะของแข็งของออกซิเจน นักวิจัยพัฒนาเทคนิค high-pressure inelastic X-ray scattering โดยเทคนิคนี้จะใช้เครื่อง[ซินโครตรอน]http://en.wikipedia.org/wiki/Synchrotron_light)ยิงแสง x-ray เพื่อจับขั้วพันธะเคมีของอิเล็กตรอน ในสภาพบรรยากาศหลายแบบ นักวิจัยรวมผลการทดลองกับการคำนวนทางทฤษฏี เพื่อเปิดเผยต่อไปว่าเมื่อเพิ่มปฏิกิริยาระหว่างกลุ่มออกซิเจน (O2)4 ที่มีสีแดง จะก่อให้เกิดกลไกในการเกิดพันธะใหม่ระหว่างกลุ่มออกซิเจนนั้น ณ สภาพความดันสูง

พฤติกรรมของออกออกซิเจนภายใต้ความดันแสดงให้เห็นถึงผลที่สุดอย่างหนึ่งของความดันต่อสสาร ซึ่งเปลี่ยนอากาศที่ไม่มีสีที่เราหายใจอยู่ไปเป็นของแข็งมีสีได้ การเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงนี้เกิดขึ้นในก๊าซที่คุ้นเคย เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของพันธุเคมีของออกซิเจนที่เหนี่ยวนำโดยแรงดันสูง

นี้เป็นครั้งแรก ที่แสดงให้เห็นถึงเครื่องมือใหม่ในการจับปฏิกิริยาที่เล็กน้อยระหว่างอะตอมและโมเลกุล ซึ่งทำให้เกิดการรวมเป็นโครงสร้างคริสตัลใหม่ และคริสตัลใหม่นี้อาจนำไปสู่การมีไฟฟ้า แม่เหล็ก และคุณสมบัติฟิสิกส์ใหม่ ๆ อื่น ๆ ที่นำไปสู่เทคโนโลยีแบบใหม่ได้ การรวมตัวของกลุ่มโมเลกุลผ่าน วงโคจรพันธะตรงข้ามเรียกว่า (อิเล็กตรอน)* เป็นที่รู้ดีในเคมีอินทรีย์และการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนของกลุ่มโมเลกุล ได้ให้ศักยภาพต่อการใช้งานในเทคนิคต่าง ๆ

ที่มา - physorg.com

เอกสารอ้างอิง - ยังไม่ออก