Universidad de Purdue
Y forma una nueva clase de moléculas.
Por primera vez, los físicos han observado una molécula extraña llamada la molécula de mariposa Rydberg - un emparejamiento débil de los átomos altamente excitables que primero se predijo en 2002.
El hallazgo no sólo confirma una predicción de 14 años de edad, sino que también confirma la existencia de un tipo totalmente nuevo de enlace atómico.
Las moléculas de Rydberg se forman cuando un electrón es pateado lejos del núcleo de un átomo, haciéndolas super electrónicamente excitadas.
Por su cuenta, son bastante comunes.
Pero en 2002, un equipo de investigadores de la Universidad de Purdue en Indiana predijo que una molécula de Rydberg podría atraer y ligar a otro átomo - algo que se creía imposible según nuestra comprensión de cómo los átomos se unen en ese momento.
Ellos llamaron a esa combinación de moléculas hipotéticas la molécula de mariposa Rydberg, debido a la distribución similar a una mariposa de los electrones en órbita.
Y ahora, 14 años más tarde, el mismo equipo finalmente ha observado una molécula mariposa Rydberg en el laboratorio, y en el proceso, ha descubierto un nuevo tipo de enlace atómico débil.
"Este nuevo mecanismo vinculante, en el que un electrón puede atrapar y atrapar un átomo, es realmente nuevo desde el punto de vista de la química", explicó el investigador principal Chris Greene.
"Es una forma completamente nueva de que un átomo pueda estar atado por otro átomo".
Las
moléculas de Rydberg son únicas porque pueden tener electrones que están entre 100-1.000 veces más lejos del núcleo de lo normal.
El equipo fue capaz de crearlos para este experimento mediante el enfriamiento de gas Rubidio a una temperatura de 100 nano-Kelvin - una diez-millonésima de un grado por encima del cero absoluto - luego excitar los átomos en un estado de Rydberg usando láseres.
El equipo mantuvo estas moléculas de Rydberg bajo observación para ver si realmente podrían atraer a otro átomo. Estaban buscando cualquier cambio en la frecuencia de la luz que las moléculas pudieran absorber, lo que sería un signo de que se había producido un atascamiento de energía.
Eventualmente, descubrieron que los electrones lejanos podrían de hecho ayudar a atraer y atar con otros átomos, tal como habían predicho en 2002.
"Este electrón [lejano] es como un perro pastor", dijo Greene.
"Cada vez que pasa a través de otro átomo, este átomo de Rydberg añade una pequeña atracción y lo empuja hacia un punto hasta que captura y une los dos átomos".
"Es una demostración muy clara de que esta clase de moléculas existen", agregó.
Estas moléculas de Rydberg mariposa son sustancialmente más grandes que las moléculas normales debido a sus electrones en órbita distante, y ahora que sabemos que existen, podrían ser utilizados en el desarrollo de electrónica y máquinas de escala molecular porque requieren menos energía para moverse.
El plano superior muestra un gráfico de superficie de la densidad electrónica radial ρ | Ψ (z, ρ) | 2 para una molécula de mariposa cerca del estado 25p del rubidio. El plano inferior muestra la proyección bidimensional de la densidad electrónica. Un bosquejo de la molécula sobre el plano de la proyección muestra, donde el ión del Rb + (rojo) y el perturber del estado del suelo (verde) se localizan. La longitud del enlace es 245 a0.
"La emoción principal sobre este trabajo en la comunidad de física atómica y molecular se ha relacionado con el hecho de que estas moléculas enormes deben existir y ser observables, y que su densidad electrónica debe exhibir increíblemente ricos, picos y valles mecánicos cuánticos", dijo
Greene The Telegraph's Roger Highfield en el 2012.
Esperamos ver lo que pasa con ellos ahora.
Los resultados del equipo han sido publicados en
Nature Communications.
DAVID NIELD
sciencealert.com
