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
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...