Физики открыли новый тип молекулярной связи

294

Атомы Ридберга — атомы с сильно возбужденным электроном — могут образовывать необычные типы молекулярных связей. Эти связи отличаются от известных ионных и ковалентных связей не только своими механизмами связывания, но и длинами связей, достигающими нескольких микрометров. С помощью ионного микроскопа физики Штутгартского университета наблюдали новый тип молекулярной связи между ионом и ридберговским атомом.

«Когда отдельные частицы, такие как атомы и ионы, соединяются, возникают молекулы», — говорят ученые. «Такие связи между частицами могут возникать, если они имеют, например, противоположные электрические заряды и, следовательно, притягиваются друг к другу».

«Молекула, которую наблюдала наша команда, имеет особенность: она состоит из положительно электрически заряженного иона и нейтрального атома в так называемом ридберговском состоянии».

Поскольку заряд иона очень специфическим образом деформирует ридберговский атом, возникает связь между двумя частицами.

Для изучения своей молекулы ридберговского атома-иона авторы подготовили ультрахолодное облако рубидия и охладили его почти до абсолютного нуля.

Только при этих низких температурах сила между частицами достаточно сильна, чтобы сформировать молекулу.

В этих ультрахолодных атомных ансамблях ионизация отдельных атомов лазерными полями подготавливает первый строительный блок молекулы — ион.

Дополнительные лазерные лучи переводят второй атом в ридберговское состояние. Электрическое поле иона деформирует этот гигантский атом.

«Интересно, что деформация может быть притягивающей или отталкивающей в зависимости от расстояния между двумя частицами, позволяя партнерам по связыванию колебаться вокруг равновесного расстояния и вызывая молекулярную связь» — объяснили исследователи.

«Расстояние между партнерами необычно велико и составляет примерно одну десятую толщины человеческого волоса».

Используя ионный микроскоп высокого разрешения, физики измерили колебательный спектр и пространственно разрешили длину связи и ориентацию молекулы ридберговского атома-иона.

«Мы могли бы изобразить свободно плавающую молекулу и ее составляющие с помощью этого микроскопа и непосредственно наблюдать и изучать выравнивание этой молекулы», — говорят они.

«Из-за своего гигантского размера и слабого связывания молекулы динамические процессы протекают медленнее по сравнению с обычными молекулами».

«Мы надеемся получить новые и более подробные знания о внутренней структуре молекулы».

Работа команды была опубликована в журнале Nature.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии