Rydbergova molekula - Rydberg molecule

A Rydbergova molekula je elektronicky vzrušený chemické druhy. Elektronicky excitované molekulární stavy se obecně podstatně liší od elektronicky excitovaných atomových stavů. Avšak zejména u vysoce elektronicky excitovaných molekulárních systémů může interakce iontového jádra s excitovaným elektronem převzít obecné aspekty interakce mezi protonem a elektronem v atomu vodíku. Spektroskopické přiřazení těchto stavů následuje Rydbergův vzorec, pojmenoval podle švédský fyzik Johannes Rydberg a jsou voláni Rydberg uvádí molekul. Rydbergovy řady jsou spojeny s částečným odstraněním elektronu z iontového jádra.

Každá řada Rydbergových energií konverguje k prahové hodnotě ionizační energie spojené s konkrétní konfigurací iontového jádra. Tyto kvantované Rydbergovy energetické hladiny lze spojit s kvaziklasickým Bohrovým atomovým obrazem. Čím blíže se dostanete k ionizační prahové energii, tím vyšší je hlavní kvantové číslo a tím menší je energetický rozdíl mezi blízkými prahovými hodnotami, které Rydberg uvádí. Jak je elektron podporován na vyšší energetické hladiny v Rydbergově sérii, zvyšuje se prostorová exkurze elektronu z iontového jádra a systém je spíše jako Bohrův kvaziklasický obraz.

Rydbergovy stavy molekul s nízkými hlavními kvantovými čísly mohou interagovat s ostatními vzrušenými elektronickými stavy molekuly. To může způsobit posuny energie. Přiřazení molekulárních Rydbergových stavů často zahrnuje sledování Rydbergovy řady od středních po vysoká hlavní kvantová čísla. Energii Rydbergových stavů lze vylepšit zahrnutím korekce zvané kvantová vada do Rydbergova vzorce. Korekce kvantové vady může být spojena s přítomností distribuovaného iontového jádra.

Experimentální studium molekulárních Rydbergových stavů bylo prováděno tradičními metodami po celé generace. Vývoj laserových technik, jako je rezonanční ionizační spektroskopie, však umožnil relativně snadný přístup k těmto Rydbergovým molekulám jako meziproduktům. To platí zejména pro rezonanční ionizaci více fotonů (REMPI ) spektroskopie, protože vícefotonové procesy zahrnují odlišná pravidla výběru než jednofotonové procesy. Studium vysokého hlavního kvantového počtu, které Rydberg uvádí, přineslo řadu spektroskopických technik. Tyto „Rydbergovy stavy s blízkým prahem“ mohou mít dlouhou životnost, zejména u stavů s vyšší orbitální hybností, které silně neinteragují s iontovým jádrem. Rydbergovy molekuly mohou kondenzovat a vytvářet shluky Rydberg záležitost který má prodlouženou životnost proti odbuzení.

Dihelium (On2*) byla první známá Rydbergova molekula.[1]

Jiné typy

V roce 2009 vědci z USA nakonec vytvořili jiný druh molekuly Rydberg University of Stuttgart. Tam interakce mezi a Atom Rydberg a atom základního stavu vede k románu typ vazby. Dva rubidium atomy byly použity k vytvoření molekuly, která přežila 18 mikrosekund.[2][3]

V roce 2016 byla molekula Rydbergova molekula pozorována ve spolupráci výzkumníků z Technická univerzita v Kaiserslauternu a Purdue University.[4][5] Molekula Rydbergova motýla je slabé párování atomu Rydberg a atomu základního stavu, který je vylepšen přítomností tvarová rezonance v rozptylu mezi Rydbergovým elektronem a atomem základního stavu. Tento nový druh atomové vazby byl teoretizován v roce 2002 a je charakterizován distribucí elektronové hustoty, která se podobá tvaru motýla.[6] V důsledku nekonvenčního vazebného mechanismu vykazují molekuly motýla Rydberga zvláštní vlastnosti, jako je několik vibračních základních stavů při různých délkách vazby a obrovské dipólové momenty přesahující 500 debye.

Viz také

Reference

  1. ^ Raunhardt, Matthias (2009). Generování a spektroskopie atomů a molekul v metastabilních stavech (PDF) (Teze). p. 84.
  2. ^ Gill, Victoria (23. dubna 2009). "Svět jako první pro podivnou molekulu". BBC novinky. Citováno 2009-04-23.
  3. ^ Bendkowsky, Vera; Butscher, Björn; Nipper, Johannes; Shaffer, James P .; Löw, Robert; Pfau, Tilman (23. dubna 2009). „Pozorování Rydbergových molekul s velmi dlouhým dosahem“. Příroda. 458 (7241): 1005–1008. Bibcode:2009 Natur.458.1005B. doi:10.1038 / nature07945. PMID  19396141. S2CID  4332553.
  4. ^ Niederprüm, Thomas; Thomas, Oliver; Eichert, Tanita; Lippe, Carsten; Pérez-Ríos, Jesús; Greene, Chris; Ott, Herwig (2016). "Pozorování kyvadlových molekul Rydbergových molekul". Příroda komunikace. 7: 12820. arXiv:1602.08400. Bibcode:2016NatCo ... 712820N. doi:10.1038 / ncomms12820. PMC  5059458. PMID  27703143.
  5. ^ Niederprüm, Thomas (2016). Interakce Rydbergova základního stavu v ultrachladných kvantových plynech (Ph.D.). Technická univerzita v Kaiserslauternu.
  6. ^ „Slabá atomová vazba, teoretizovaná před 14 lety, poprvé pozorována“.

Další čtení

  • Molekulární spektra a molekulární struktura, sv. I, II a III Gerhard Herzberg, Krieger Pub. Co, přepracované vydání. 1991.
  • Atomy a molekuly: Úvod pro studenty fyzikální chemie, Martin Karplus a Richard N. Porter, Benjamin & Company, Inc., 1970.