氦二聚體是一種范德華力分子，分子式為 He2，由兩個氦原子組成。 這種化學物質是xxx的雙原子分子——由兩個鍵合在一起的原子組成的分子。 將這種二聚體結合在一起的鍵非常弱，如果分子旋轉或振動太大，它就會斷裂。 它只能存在于非常低的低溫下。

兩個激發的氦原子也可以以一種稱為準分子的形式相互結合。 這是從 1912 年首次發現的包含譜帶的氦光譜中發現的。寫作 He2*，* 表示激發態，它是xxx個已知的里德堡分子。

還存在幾種雙氦離子，它們的凈電荷分別為負一、正一和正二。 兩個氦原子可以被限制在一起，而不會在富勒烯的籠中結合。

根據分子軌道理論，He2不應該存在，原子間不能形成化學鍵。 但是，從液氦的存在可以看出，氦原子之間存在范德華力，在一定的原子間距范圍內，引力大于斥力。 因此，可以存在由兩個受范德華力束縛的氦原子組成的分子。 早在 1930 年就提出了這種分子的存在。

由于其極長的鍵長，He2 是處于基態時xxx的已知雙原子分子。 He2 分子的原子之間的分離距離很大，約為 5200 pm（= 52 ?ngstr?m）。 這是沒有 ro-vibronic 激發的雙原子分子中xxx的。 結合能僅為 1.3 mK、10?7eV 或 1.1×10?5 kcal/mol 左右。 該鍵比氫分子中的共價鍵弱 5000 倍。

二聚體中的兩個氦原子都可以被能量為 63.86 eV 的單個光子電離。 這種雙電離的機制是光子從一個原子中射出一個電子，然后該電子撞擊另一個氦原子并將其電離。 然后二聚體爆炸，因為兩個氦陽離子以相同的速度但相反的方向相互排斥。

約翰·克拉克·斯萊特 (John Clarke Slater) 于 1928 年首次提出受范德華力束縛的雙氦分子。

當氦氣在通過氣體束中的噴嘴時膨脹和冷卻時，可以形成少量的氦二聚體。 只有同位素 4He 才能形成這樣的分子； 4He3He 和 3He3He 不存在，因為它們沒有穩定的束縛態。 在氣體束中形成的二聚體的量是百分之一的量級。

He2+ 是由半共價鍵鍵合的相關離子。 它可以在氦氣放電中形成。 它與電子重新結合形成電子激發的 He2(a3Σ+u) 準分子。 這兩種分子都小得多，原子間距離更正常。 He2+ 與 N2、Ar、Xe、O2 和 CO2 反應形成陽離子和中性氦原子。

氦雙離子二聚體 He22+ 具有極強的排斥性，解離時會釋放大量能量，約為 835 kJ/mol。 Linus Pauling 預測了離子的動態穩定性。 33.2 kcal/mol 的能壘可防止立即衰變。 該離子與氫分子等電子。 He22+ 是帶雙正電荷的最小分子。 它可以使用質譜法檢測。

負氦二聚體 He2? 是亞穩態的，由 Bae、Coggiola 和 Peterson 于 1984 年通過讓 He2+ 穿過銫蒸氣而發現。 隨后，H. H. Michels 從理論上證實了它的存在，并得出結論，He2? 的 4Πg 態相對于 He2 的 a2Σ+u 態是束縛的。 計算出的電子親和力為 0.233 eV，而 He-[4P°] 離子為 0.077 eV。 He2? 通過具有 τ~350 微秒的長壽命 5/2g 分量和具有 τ~10 微秒的更短壽命的 3/2g、1/2g 分量衰減。 4Πg態具有1σ2g1σu2σg2πu電子排布，電子親和力E為0.18±0.03eV，壽命為135±15μsec； 只有 v=0 振動狀態是造成這種長壽狀態的原因。

分子氦陰離子也存在于液態氦中，液態氦被能級高于 22 eV 的電子激發。 這首先通過液體 He 的滲透發生，需要 1.2 eV，然后將 He 原子電子激發到 3P 水平，需要 19.8 eV。 然后電子可以與另一個氦原子和激發的氦原子結合形成 He2?。 He2? 排斥氦原子，因此周圍有空隙。 它將傾向于遷移到液氦的表面。

在正常的氦原子中，在 1s 軌道中發現了兩個電子。 然而，如果加入足夠的能量，一個電子可以提升到更高的能級。 這個高能電子可以變成價電子，留在1s軌道上的電子就是核心電子。