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
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...
Слезы как оружие
Женщины прекрасно знают, что стоит пустить в ход слезы, как еще секунду назад грозный, орущий и злобный мужчина вдруг обмякает, теряется и становится похожим на кроткую овечку. Откуда такая обезоруживающая сила женских слез? В чем здесь дело?