Молекула Ридберга

Молекула Райдберга - это электронно взволнованный химическим видом . Электронно возбужденные молекулярные состояния, как правило, довольно отличаются по характеру от электронных атомных состояний. Однако, в частности, для очень возбужденных электронных молекулярных систем ионное взаимодействие ядра с возбужденным электроном может принять общие аспекты взаимодействия между протоном и электроном в атоме водорода. Спектроскопическое назначение этих государств следует за формулой Райдберга , названной в честь шведского физика Йоханнеса Ридберга , и их называют Райдбергские состояния молекул. Серии Rydberg связаны с частично удалением электрона из ионного ядра.

Каждая серия энергий Rydberg сходится на пороге энергии ионизации, связанный с конкретной конфигурацией ионного ядра. Эти квантовые энергетические уровни Rydberg могут быть связаны с квазиклассической атомной картиной Бора. Чем ближе вы подходите к пороговому и ионизации, тем выше основное квантовое число, и чем меньше разница в энергии между почти пороговыми состояниями Rydberg. Поскольку электрон повышается до более высоких уровней энергии в серии Rydberg, пространственная экскурсия электрона из ионного ядра увеличивается, и система больше похожа на квазиклассику Bohr.

Райдбергские состояния молекул с низкими основными квантовыми числами могут взаимодействовать с другими возбужденными электронными состояниями молекулы. Это может вызвать сдвиги в энергии. Назначение состояний молекулярного Ридберга часто включает в себя после серии Ридберга от промежуточных до высоких основных квантовых чисел. Энергия государств Ридберга может быть уточнена путем включения коррекции, называемого квантовым дефектом в формуле Ридберга. Квантовая коррекция дефекта может быть связана с наличием распределенного ионного ядра.

Экспериментальное исследование состояний молекулярного Ридберга было проведено традиционными методами для поколений. Тем не менее, разработка лазерных методов, таких как резонансная спектроскопия ионизации, позволила относительно легкий доступ к этим молекулам Rydberg в качестве промежуточных продуктов. Это особенно верно для спектроскопии резонанса, улучшенной многофотонной ионизации ( REMPI ), поскольку многофотонные процессы включают в себя различные правила выбора из отдельных фотонных процессов. Исследование высоких основных квантовых чисел штатов Rydberg породило ряд спектроскопических методов. Эти «близкие пороговые государства Ридберг» могут иметь длительные жизни, особенно для более высоких орбитальных угловых импульсов, которые не сильно взаимодействуют с ионным ядром. Молекулы Rydberg могут конденсироваться для образования кластеров Rydberg Matter , который имеет длительный срок службы против обезвреживания.

Дихелия (он ₂ ^* ) была первой известной молекулой Ридберга.

Другие типы

In 2009, a different kind of Rydberg molecule was finally created by researchers from the University of Stuttgart. There, the interaction between a Rydberg atom and a ground state atom leads to a novel bond type. Two rubidium atoms were used to create the molecule which survived for 18 microseconds.

In 2015, a 'trilobite' Rydberg molecule was observed by researchers from the University of Oklahoma. This molecule was theorized in 2000 and is characterized by an electron density distribution that resembles the shape of a trilobite when plotted in cylindrical coordinates. These molecules have lifetimes of tens of microseconds and electric dipole moments of up to 2000 Debye.

In 2016, a butterfly Rydberg molecule was observed by a collaboration involving researchers from the Kaiserslautern University of Technology and Purdue University. A butterfly Rydberg molecule is a weak pairing of a Rydberg atom and a ground state atom that is enhanced by the presence of a shape resonance in the scattering between the Rydberg electron and the ground state atom. This new kind of atomic bond was theorized in 2002 and is characterized by an electron density distribution that resembles the shape of a butterfly. As a consequence of the unconventional binding mechanism, butterfly Rydberg molecules show peculiar properties such as multiple vibrational ground states at different bond lengths and giant dipole moments in excess of 500 debye.

See also

• Rydberg atom
• Rydberg matter

Further reading

• Molecular Spectra and Molecular Structure, Vol. I, II and III Gerhard Herzberg, Krieger Pub. Co, revised ed. 1991.
• Atoms and Molecules: An Introduction for Students of Physical Chemistry, Martin Karplus and Richard N. Porter, Benjamin & Company, Inc., 1970.