Bilim adamları ilk önce kelebek şeklindeki Rydberg moleküllerini gözlemledi
Atomlar kimyasal bağlarla bağlanır.Bu, lisede öğrendiğimiz ortak kimya bilgisidir.Kimyasal bağların uzunluğu genellikle çok kısadır ve sadece 0.1 nanometre civarındadır.Ancak, kimyasal bağ uzunluğu yüzlerce nanometre veya daha fazlasına ulaşabilen özel bir molekül vardır. , Bu sihirli Rydberg molekülüdür.
Bir atomdaki elektron çok yüksek bir enerji seviyesine kadar uyarıldığında ve enerjisi çekirdeğin bağından kurtulmak için yeterli olmadığında, böyle bir atoma, sıradan atomlardan çok daha büyük bir enerji seviyesine sahip olan Rydberg atomu denir. Elektron bulutu dağılımı; temel haldeki başka bir atom bu uzatılmış elektron bulutu etkileşimi ile Rydberg atomuna bağlandığında, bu sırada "ultra uzun" kimyasal bağlara sahip bir Rydberg molekülü oluşur.
Purdue Üniversitesi'nde fizik ve astronomi profesörü olan Chris Greene, Rydberg molekülleri kavramını ortaya atan ilk kişilerden biriydi. "Normal atomlardaki elektronlar çekirdekten her zaman 0,1 ila 0,2 nanometre uzaktadır, ancak Rydberg atomları için bunlar Greene, "Aralarındaki mesafe orijinalin 100 hatta 1000 katı.
"Bu, geleneksel kimyasal bağlardan farklı bir bağlanma yöntemidir. Rydberg molekülündeki atomlar, başka bir atomdaki elektronlar tarafından" yakalanmış "gibi görünüyor."
Greene ve diğerleri 2002'de "kelebek şeklinde" düzenlenmiş bir elektron bulutu ile bir Rydberg molekülünün varlığını teorik olarak tahmin ettiler. Son zamanlarda Greene ve doktora sonrası arkadaşı Jesus Perez Rios Son olarak, bu Rydberg molekülü "Photoassociation" yöntemiyle yaratıldı.Sadece bu değil, aynı zamanda araştırmalarında bu iki atomlu molekülün bağ uzunluğunu ve yönünü yapay olarak ayarladılar. Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Çalışmaları iki kısma ayrılmıştır: teorik hesaplama ve deney Teorik olarak, ultra uzun menzilli Rydberg moleküllerinin yapısal özelliklerine dayanarak ve pertürbasyon teorisi ile birleştirilerek, hesaplamalar yoluyla Rydberg moleküllerinin potansiyel enerji yüzeyini oluşturdular ve temel durumu doğru bir şekilde tanımladılar. Atomlar ve Rydberg atomları arasındaki etkileşim potansiyeli, bu çalışma onların daha sonra ayarlanabilir bağ uzunluğu ve yönelimi olan Rydberg molekülleri yapmasını mümkün kıldı.
Deneysel süreç basit değildir.Araştırmacılar, aşırı soğuk atomların çalışmasında yaygın olarak kullanılan bir yöntem olan "foto birleştirme" adlı bir yöntem kullandılar. Önce rubidyum gazını 100nK'ye (mutlak sıfırdan daha yüksek bir derecenin milyonda biri kadar) soğutdular ve ardından rubidyum atomundaki elektronları ultra yüksek bir enerji seviyesine çıkarmak için bir lazer kullandılar. Rydberg atomu. Sonraki yapılacak şey, uyarılmış Rydberg atomunun doğru konumda başka bir atomu yakalayabilmesi için lazer frekansını ayarlamaktır.Bu adım, çok sayıda teorik hesaplamayla sağlanan veri desteğini gerektirir.
Araştırmacılar, bağ uzunluğuna ve yönelimine ek olarak, foto-ilişkilendirme işlemi sırasında Rydberg molekülünün ışık absorpsiyonunun frekans değişimini izleyerek molekülün bağlanma enerjisini de belirleyebilirler.
Greene mutlu bir şekilde, "Çalışmamız kelebek şeklindeki Rydberg molekülünün gerçek olduğunu kanıtlamak için yeterli. Bu, bu yeni molekül hakkındaki önceki fikirlerimizi ve teorik tahminlerimizi doğruluyor." Dedi.
Öyleyse Rydberg elementleri bize ne getirebilir? Olağandışı uyarılmış bir durum molekülü olan Rydberg molekülü, büyük elektrik dipol momenti, küçük enerji aralığı, uzun ömür ve dış alan manipülasyonuna duyarlılık gibi birçok benzersiz özelliğe sahiptir ve ayrıca büyük araştırma değeri içerir. Örneğin, son derece büyük elektrik dipol momenti, yaygın iki atomlu molekülleri manipüle etmek için gereken elektrik alanından yaklaşık 100 kat daha küçük olan zayıf bir elektrik alanıyla kolayca manipüle edilebilir.Bu olağanüstü özelliği onu moleküler düzeyde bir elektronik cihaz yapar. Alanın sınırsız potansiyeli var.
Son olarak, bu çalışmanın ana yazarı Greene, Rydberg atomları üzerindeki araştırmalarına devam edeceğini ve bir sonraki adımın birden çok atomu birleştiren ağır Rydberg moleküllerini denemek olacağını söyledi.
