Des chercheurs ont découvert un nouveau mécanisme de liaison entre petites et géantes molécules

Des chercheurs du Cinquième Institut de physique de l’Université de Stuttgart ont étudié un nouveau mécanisme de liaison qui forme une molécule entre une petite particule chargée et l’atome géant de Rydberg (moléculairement parlant). Les scientifiques ont observé la molécule à l’aide d’un microscope ionique fait maison. Les résultats ont été publiés dans tempérer la nature.

Lorsque des molécules simples telles que des atomes et des ions se lient, des molécules apparaissent. De telles liaisons peuvent apparaître entre deux particules si, par exemple, elles ont des charges électriques opposées et sont donc capables de s’attirer. La molécule observée à l’Université de Stuttgart présente une particularité : elle est constituée d’un ion chargé positivement et d’un atome neutre dans l’état dit de Rydberg. Les atomes de Rydberg ont grossi mille fois par rapport aux atomes typiques. Comme la charge de l’ion déforme l’atome de Rydberg de manière très spécifique, la liaison apparaît entre les deux particules.

Pour étudier et étudier la molécule, les chercheurs ont préparé un nuage de rubidium ultra-froid, qui s’était refroidi près du zéro absolu à -273 degrés Celsius. seulement dans ce basses températures C’est la force entre les particules suffisamment forte pour former la molécule. Dans ces ensembles atomiques ultrafroids, l’ionisation d’atomes simples avec des champs laser est le premier élément constitutif de la molécule, l’ion.

Des lasers supplémentaires excitent un deuxième atome dans le cas de Rydberg. Le champ électrique de l’ion déforme cet atome géant. Fait intéressant, la déformation peut être attractive ou répulsive en fonction de la distance entre les deux particules, permettant aux partenaires de liaison d’osciller autour de la distance d’équilibre et de stimuler la liaison moléculaire. La distance entre les extrémités de la cravate est exceptionnellement grande et représente environ un dixième de l’épaisseur d’un cheveu humain.

Microscopie à l’aide de champs électriques

Un microscope ionique spécial a rendu cette observation possible. Il a été développé, construit et commandé par des chercheurs du cinquième institut de physique en étroite collaboration avec les ateliers de l’université de Stuttgart. Contrairement aux microscopes à lumière typiques, l’appareil affecte la dynamique des particules chargées à l’aide de champs électriques pour agrandir et imager les particules sur le détecteur. « Nous pouvons imager la molécule flottante et ses composants avec ce microscope et observer et étudier l’alignement de cette molécule dans notre expérience », explique Nicholas Zuber, PhD. Étudiant au Cinquième Institut de Physique.

Dans la prochaine étape, les chercheurs veulent étudier les processus dynamiques au sein de cette molécule inhabituelle. avec l’aide de microscope, il devrait être possible d’étudier les vibrations et la rotation de la molécule. En raison de sa taille énorme et de la faible liaison de la molécule, les processus dynamiques sont plus lents que d’habitude molécules. Le groupe de recherche espère acquérir de nouvelles connaissances plus détaillées sur la structure interne de la molécule.