Новая химическая связь

Александр Гурьянов

Возбуждение атома переводит его электроны на более высокие уровни. Если оно очень сильное, то на порядки возрастает и размер такого атома. Эти так называемые ридберговские атомы могут образовывать необычные связи, вступая во взаимодействие с другими атомами и ионами. Такие связи сильно отличаются от хорошо известных химикам ионных и ковалентных, в частности — их длиной.

Недавно исследователи Пятого физического института при Штутгартском университете под руководством доктора Тильмана Пфау (Tilman Pfau) обнаружили новую молекулу, образованную гигантским ридберговским атомом и маленьким ионом. Им удалось получить изображение этой молекулы на ионном микроскопе, специально построенном для этой цели. Молекула состоит из положительно заряженного иона и нейтрального атома, в тысячу раз крупнее обычного атома.

Связь образуется, когда заряд иона начинает деформировать атом и превращает его в диполь. Это происходит в ультрахолодном облаке рубидия под воздействием лазера, ионизирующего часть атомов, и другого лазера, который возбуждает атомы рубидия и переводит их в ридберговские состояния. Энергия теплового движения некоторое время не разрушает эту слабую молекулярную связь лишь около абсолютного нуля температуры. Деформация атома ионом на малых расстояниях приводит к отталкиванию, на больших — к притяжению. Это и означает образование молекулы, в которой партнеры по связи осциллируют у своих положений равновесия. Оптики измерили колебательный спектр и размеры этого нового молекулярного иона.

В будущем с помощью своего микроскопа ученые планируют изучить динамические процессы, происходящие в новой необычной молекуле. Их характерные времена больше, чем у обычных молекул, из-за больших размеров и слабой химической связи. С научной точки зрения работа открывает новую область интересной физики за пределами так называемого квантово-механического приближения Борна — Оппенгеймера.


Nature, 605, 7910, 453, 2022

Разные разности
Светящаяся петуния
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
«Царица полей» против мышьяка
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.
Живая музыка против консервированной
Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Но здесь возникает вопрос. Если сл...
Пишут, что...
…ИИ, пишущий по заданию текст или рисующий картинку, выделяет в сотни раз меньше диоксида углерода, чем люди, выполняющие те же задачи… …дальний ультрафиолет (222 нм), безобидный для человека, обезвреживает в помещении больше 99% ...