正电子是电子的反粒子，与电子具有相同的质量和电荷，但电荷符号相反。它对科学家来说是一种有吸引力的粒子，因为它使用正电子导致了基本粒子物理学、原子物理学、材料科学、天体物理学和医学领域的重要见解和发展。例如，已知正电子是反物质的组成部分。它们在检测固体和半导体中的晶格缺陷以及晶体最表面的结构分析方面也很强大。正电子化合物，即正电子与规则原子、分子或离子的束缚态，代表了正电子-物质相互作用的一个有趣的方面，并通过观察气体中的正电子湮灭进行了实验研究。通过正电子化合物的形成可能会产生新的分子和离子，但还没有从这样的角度进行过研究。

在此背景下，包括东京理科大学(TUS)长岛康之教授在内的研究团队最近找到了一种创新方法来探索正电子与离子晶体之间的相互作用。他们的研究成果发表在《物理评论快报》上，由启蒙大学前助理教授、目前隶属于立教大学的 Takayuki Tachibana 博士和启蒙大学前研究生 Daiki Hoshi 先生共同努力完成。

研究人员使用了一种基于电子束轰击固体所产生的经过充分探索的现象的技术。“人们早就知道，当电子注入固体表面时，构成表面的原子会以单原子正离子的形式喷射出来，”Tachibana 博士解释道。这个过程被称为电子刺激解吸，促使研究小组探索如果用正电子轰击晶体会发生什么。

在实验中，研究人员向氟化锂 (LiF) 晶体的 (110) 表面发射正电子束或电子束。他们利用偏转器产生的精心放置的电场来控制带电粒子的入射能量。此外，偏转器使他们能够将从晶体解吸的任何离子重定向到离子检测器。然后使用检测到的信号进行光谱分析，以确定解吸离子的精确组成。

他们发现，当LiF晶体受到电子照射时，只检测到了预期的单原子离子，即Li +、F +和H +(由于实验室内残留气体)。然而，向晶体注入正电子导致检测到正分子氟离子(F 2 +)和正氟氢离子(FH +)。值得注意的是，这是首次报告在正电子照射下喷射分子离子。

经过进一步的分析和实验，研究人员开发了一个解吸模型来解释他们的观察结果。根据这个模型，当正电子注入固体时，其中一些在失去能量后返回表面。对于LiF晶体，这些正电子可能会吸引表面上两个相邻的氟负离子，形成正电子化合物。如果结合的正电子与氟离子的一个核心电子湮灭，则会发射一种特殊类型的电子，称为俄歇电子，从而导致电荷交换并产生正F 2 +分子离子。该离子被附近 Li +离子的排斥力推出晶体。

这项研究的结果可以进一步加深我们对物质与反物质相互作用的理解。“正电子化合物的稳定性和结合特性为反粒子与普通物质的相互作用提供了独特的视角，为量子化学领域的新研究铺平了道路，”立花博士评论道。因此，所提出的方法可以为未来新分子离子和分子的生成铺平道路。”

值得注意的是，该方法可以在许多应用领域得到利用。在材料科学中，它可用于修饰材料的表面并以前所未有的精度研究其特性。其他潜在应用包括癌症治疗、量子计算、能量存储和下一代电子设备。