Молекула Ридберга - Rydberg molecule

А Молекула Ридберга электронно возбужденный химические вещества. Электронно-возбужденные молекулярные состояния обычно сильно отличаются по характеру от электронно-возбужденных атомных состояний. Однако, особенно для молекулярных систем с сильным электронным возбуждением, взаимодействие ионного остова с возбужденным электроном может принимать общие аспекты взаимодействия между протоном и электроном в атоме водорода. Спектроскопическое отнесение этих состояний следует Формула Ридберга, названный в честь Шведский физик Йоханнес Ридберг, и они называются Ридберг заявляет молекул. Серии Ридберга связаны с частичным удалением электрона из ионного остова.

Каждый ряд энергий Ридберга сходится к порогу энергии ионизации, связанному с конкретной конфигурацией ионного ядра. Эти квантованные ридберговские уровни энергии могут быть связаны с квазиклассической атомной картиной Бора. Чем ближе вы подходите к пороговой энергии ионизации, тем выше главное квантовое число и тем меньше разница энергий между околопороговыми ридберговскими состояниями. По мере того, как электрон продвигается на более высокие уровни энергии в ряду Ридберга, пространственное отклонение электрона от ионного остова увеличивается, и система больше похожа на квазиклассическую картину Бора.

Ридберговские состояния молекул с низкими главными квантовыми числами могут взаимодействовать с другими возбужденными электронными состояниями молекулы. Это может вызвать сдвиги в энергии. Присвоение молекулярных ридберговских состояний часто включает следование ряду Ридберга от промежуточных до высоких главных квантовых чисел. Энергия ридберговских состояний может быть уточнена путем включения поправки, называемой квантовым дефектом, в формулу Ридберга. Квантовая коррекция дефектов может быть связана с наличием распределенного ионного остова.

Экспериментальное исследование молекулярных ридберговских состояний проводилось традиционными методами на протяжении поколений. Однако развитие лазерных методов, таких как резонансная ионизационная спектроскопия, позволило относительно легко получить доступ к этим ридберговским молекулам в качестве промежуточных продуктов. Это особенно верно для многофотонной ионизации с усилением резонанса (REMPI ) спектроскопия, поскольку многофотонные процессы включают в себя правила отбора, отличные от однофотонных процессов. Изучение ридберговских состояний с большим главным квантовым числом породило ряд спектроскопических методов. Эти «околопороговые ридберговские состояния» могут иметь большие времена жизни, особенно для состояний с более высоким орбитальным угловым моментом, которые не сильно взаимодействуют с ионным остовом. Молекулы Ридберга могут конденсироваться с образованием кластеров Ридберг дело который имеет увеличенный срок службы против снятия возбуждения.

Дигелий (Он2*) была первой известной молекулой Ридберга.[1]

Другие типы

В 2009 году исследователи из Института Ридберга наконец создали молекулу Ридберга другого типа. Штутгартский университет. Там взаимодействие между Атом Ридберга а атом в основном состоянии приводит к новому тип облигации. Два рубидий атомы были использованы для создания молекулы, которая просуществовала 18 микросекунд.[2][3]

В 2016 году молекула Ридберга-бабочки была обнаружена в сотрудничестве с исследователями из Кайзерслаутернский технологический университет и Университет Пердью.[4][5] Молекула Ридберга-бабочки - это слабое спаривание ридберговского атома и атома в основном состоянии, которое усиливается за счет присутствия резонанс формы в рассеянии между ридберговским электроном и атомом в основном состоянии. Этот новый вид атомной связи был теоретизирован в 2002 году и характеризуется распределением электронной плотности, напоминающим форму бабочки.[6] Как следствие нетрадиционного механизма связывания, молекулы Ридберга «бабочка» проявляют особые свойства, такие как множественные колебательные основные состояния при разной длине связи и гигантские дипольные моменты, превышающие 500 дебай.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Раунхардт, Маттиас (2009). Генерация и спектроскопия атомов и молекул в метастабильных состояниях (PDF) (Тезис). п. 84.
  2. ^ Гилл, Виктория (23 апреля 2009 г.). «Впервые в мире странная молекула». Новости BBC. Получено 2009-04-23.
  3. ^ Бендковский, Вера; Бутшер, Бьорн; Ниппер, Йоханнес; Шаффер, Джеймс П .; Лёв, Роберт; Пфау, Тильман (23 апреля 2009 г.). «Наблюдение за молекулами Ридберга сверхдальнего радиуса действия». Природа. 458 (7241): 1005–1008. Bibcode:2009 Натур.458.1005Б. Дои:10.1038 / природа07945. PMID  19396141. S2CID  4332553.
  4. ^ Нидерпрум, Томас; Томас, Оливер; Эйхерт, Танита; Липпе, Карстен; Перес-Риос, Хесус; Грин, Крис; Отт, Хервиг (2016). «Наблюдение за молекулами Ридберга маятниковой бабочки». Nature Communications. 7: 12820. arXiv:1602.08400. Bibcode:2016НатКо ... 712820N. Дои:10.1038 / ncomms12820. ЧВК  5059458. PMID  27703143.
  5. ^ Нидерпрум, Томас (2016). Ридберговское взаимодействие с основным состоянием в ультрахолодных квантовых газах (Кандидат наук.). Кайзерслаутернский технологический университет.
  6. ^ «Слабая атомная связь, теоретизированная 14 лет назад, наблюдается впервые».

дальнейшее чтение

  • Молекулярные спектры и молекулярная структура, Vol. I, II и III Герхард Херцберг, Krieger Pub. Co, перераб. 1991 г.
  • Атомы и молекулы: введение для студентов, изучающих физическую химию, Мартин Карплюс и Ричард Н. Портер, Benjamin & Company, Inc., 1970.