Створено молекулу з найбільшим дипольним моментом

Американські вчені з Університету Оклахоми створили молекулу з рекордно високим дипольним моментом з раніше спостерігалися, ключ до її побудови - використання рідбергівських атомів. Стаття опублікована в журналі.


Рідбергівські атоми - особливий клас водоподібних атомів, в яких зовнішній електрон знаходиться у високовізоленому стані, що відповідає значенням головного квантового числа (порядкового номера енергетичного рівня) аж до n = 1000. Радіус відповідної орбіталі при цьому може бути в мільйони разів більше радіусу звичайних атомів, але електрон все одно залишається пов'язаним з ядром.

Автори поставили собі завдання створити молекулу з двох атомів цезію, один з яких перебував би в ридбергівському стані. Теорія пророкує, що при великих значеннях орбітального квантового числа зовнішнього електрона частинка буде володіти дипольним моментом близько декількох тисяч Дебай (для порівняння, біля води - 1,84 Дебай).

Охолоджені до 40 мілікельвінів атоми цезію поміщали в спеціальну магніто-оптичну пастку й опромінювали імпульсами двох лазерів. Рідбергівський стан виникав в результаті двофотонного поглинання, що в два етапи переводив електрон на далеку орбіталь, після чого відбувалося пов'язування збудженого атома з неприпустимим. Діаметр частинки, що отримується, становив понад 100 нанометрів, однак її можна вважати молекулою завдяки наявності електронного зв'язку.

Досліджуючи молекулярні спектри автори показали, що значення дипольного моменту отриманих частинок становить від 1910 до 2330 Дебай, що в сотні і тисячі разів перевищує спостерігалися раніше величини для аналогічних молекул з рубідію. Причиною цьому послужив високий зміст вироджених станів, що характеризуються великими.

Молекули, подібні до описаної в статті, були вперше передбачені в 1970-их роках, але вперше їх синтезували лише в 2009 році, оскільки зв'язок між збудженим і неприпустимим атомом занадто слабкий і може існувати лише в певних умовах. Однією з потенційних областей застосування для отриманих систем є сильно корельовані квантові системи, такі як, наприклад, квантові комп'ютери.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND