뤼드베르크 분자

Rydberg molecule

Rydberg 분자는 전자적으로 흥분한 화학 종이다.전자적으로 흥분한 분자 상태는 일반적으로 전자적으로 흥분한 원자 상태와는 성격이 상당히 다르다.그러나, 특히 전자적으로 매우 흥분된 분자 시스템의 경우, 흥분된 전자와의 이오닉 코어 상호작용은 수소 원자에서 양성자와 전자 사이의 상호작용의 일반적인 측면을 취할 수 있다.이들 주의 분광 배치는 스웨덴 물리학자 요하네스 라이드버그의 이름을 딴 라이드버그 공식을 따온 것으로 분자의 라이드버그 상태라고 불린다.Rydberg 시리즈는 이온 핵에서 전자를 부분적으로 제거하는 것과 관련이 있다.

각각의 Rydberg 에너지 시리즈는 특정한 이온화 에너지 임계치로 수렴된다.이러한 정량화된 라이드버그 에너지 수준은 퀘이식전파 보어 원자 그림과 연관될 수 있다.이온화 임계 에너지에 가까워질수록 주요 양자 수는 더 높고, 임계값에 가까운 Rydberg 상태 사이의 에너지 차이는 더 작다.전자가 라이드버그 시리즈에서 더 높은 에너지 레벨로 승격됨에 따라, 이온 중심에서 전자의 공간적 편차가 증가하고 시스템은 보어 퀘이시컬 사진에 가깝다.

주요 양자 수가 낮은 분자의 Rydberg 상태는 분자의 다른 흥분된 전자 상태와 상호작용할 수 있다.이것은 에너지의 이동을 유발할 수 있다.분자 Rydberg 주의 배정은 종종 중간 양자수에서 높은 양자수까지 Rydberg 시리즈를 따르는 것을 포함한다.뤼드베르크 주의 에너지는 뤼드베르크 공식에 양자결함이라 불리는 수정을 포함시킴으로써 정제될 수 있다.양자 결함 보정은 분산 이온 코어의 존재와 연관될 수 있다.

분자 뤼드베르크 주에 대한 실험 연구는 대대로 전통적 방법으로 진행되어 왔다.그러나 공명 이온화 분광법 같은 레이저 기반 기법의 개발로 이러한 류드버그 분자를 매개체로 비교적 쉽게 접근할 수 있게 되었다.멀티호톤 공정은 단일 광자 공정과 다른 선택 규칙을 수반하기 때문에 공진 다중호톤 이온화(REMPI) 분광학에서는 특히 그러하다.높은 주요 양자수인 Rydberg 주에 대한 연구는 많은 분광기법을 만들어냈다.이러한 "근접 임계값 Rydberg 상태"는 특히 이온 코어와 강하게 상호작용하지 않는 높은 궤도 각도 운동량 상태에 대해 수명이 길 수 있다.Rydberg 분자는 Rydberg 물질의 군집을 형성하도록 응축할 수 있으며, 이 군집은 수명이 연장되어 탈흥에 대항한다.

디엘리움(He2*)은 뤼드베르크 분자로 알려진 최초의 분자였다.[1]

기타유형

2009년에 슈투트가르트 대학의 연구원들에 의해 마침내 다른 종류의 라이드버그 분자가 만들어졌다.그곳에서 뤼드베르크 원자와 지상국 원자의 상호작용이 새로운 결합형으로 이어진다.18마이크로초 동안 생존한 분자를 만들기 위해 두 개의 루비듐 원자가 사용되었다.[2][3]

2016년 카이저슬라우테른 공과대학과 퍼듀대학 연구진이 참여한 협업에 의해 나비 라이드버그 분자가 관찰되었다.[4][5]나비 뤼드베르크 분자는 뤼드베르크 원자와 지상 주 원자 사이의 산란에서 형상 공명의 존재에 의해 강화되는 뤼드베르크 원자의 약한 결합이다.이 새로운 종류의 원자 결합은 2002년에 이론화되었고 나비의 모양을 닮은 전자 밀도 분포가 특징이다.[6]파격적인 결합 메커니즘의 결과, 나비 라이드버그 분자는 서로 다른 결합 길이에서의 다중 진동 접지 상태와 500 데비이를 초과하는 거대 쌍극자 모멘트와 같은 독특한 특성을 보인다.

참고 항목

참조

  1. ^ Raunhardt, Matthias (2009). Generation and spectroscopy of atoms and molecules in metastable states (PDF) (Thesis). p. 84.
  2. ^ Gill, Victoria (23 April 2009). "World first for strange molecule". BBC News. Retrieved 2009-04-23.
  3. ^ Bendkowsky, Vera; Butscher, Björn; Nipper, Johannes; Shaffer, James P.; Löw, Robert; Pfau, Tilman (23 April 2009). "Observation of ultralong-range Rydberg molecules". Nature. 458 (7241): 1005–1008. Bibcode:2009Natur.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). "Observation of pendular butterfly Rydberg molecules". Nature Communications. 7: 12820. arXiv:1602.08400. Bibcode:2016NatCo...712820N. doi:10.1038/ncomms12820. PMC 5059458. PMID 27703143.
  5. ^ Niederprüm, Thomas (2016). Rydberg-ground state interaction in ultracold quantum gases (Ph.D.). Kaiserslautern University of Technology.
  6. ^ "Weak atomic bond, theorized 14 years ago, observed for first time".

추가 읽기

  • 분자 스펙트럼 및 분자구조, Vol. 나, 2세, 3세 게르하르트 헤르츠베르크, 크리거 펍.주식회사, 1991년 개정.
  • 원자 및 분자: 물리 화학 학생 소개, Martin Karplus와 Richard N. Porter, Benjamin & Company, Inc., 1970.