O espalhamento inelástico rovibracional de moléculas já foi estudado por muitos anos. Nos chamados experimentos de estado para estado, as moléculas de reagente são preparadas em um estado quântico puro antes que a colisão e a distribuição dos fragmentos espalhados por todos os estados energeticamente acessíveis sejam detectados, bem como a direção na qual eles se separam. Em uma publicação recente em Química da Natureza , uma equipe de pesquisa do Instituto de Moléculas e Materiais da Universidade Radboud, junto com vários laboratórios nos EUA, colaboraram para "levar o estudo sobre interações intermoleculares não covalentes para uma área atualmente não testada."

A maioria dos estudos anteriores empregou moléculas de reagente em seu estado vibracional fundamental (v =0), o que simplifica muito a estrutura eletrônica e os cálculos de espalhamento dinâmico quântico que acompanham as medições. O objetivo era estudar colisões entre moléculas de NO e átomos altamente excitadas por vibração em diferentes energias de colisão. "Queríamos estudar o efeito do movimento vibracional da molécula de NO em fenômenos como ressonâncias de espalhamento e oscilações de difração, "Matthieu Besemer, Ph.D. Aluno do Departamento de Química Teórica e Espectroscopia de Moléculas Frias, explica. Os resultados da pesquisa foram publicados em Química da Natureza Diário, intitulado "Espalhamento de estado para estado de NÃO altamente vibracionalmente excitado em energias amplamente sintonizáveis."

Moléculas com forte vibração

No estudo experimental e teórico de colisões rotacionalmente inelásticas entre moléculas de NO e átomos de argônio, os experimentos estão explorando um novo reino, combinando o bombeamento de emissão estimulada para preparar a molécula de NO em um estado rovibracional arbitrário com uma geometria de feixe molecular quase copropagante que permite energias de colisão abaixo de 1 kelvin. A molécula de NO é inicialmente excitada para um estado vibracional alto (v =10), o que é um desafio para a teoria, uma vez que o conhecimento atual das interações moleculares é principalmente limitado ao estado fundamental.

Cálculos teóricos

Os resultados teóricos apenas concordam com as medições quando os cálculos de espalhamento explicam explicitamente o movimento vibracional do NO. "Este trabalho leva os cálculos subjacentes ao limite do que é possível no momento. Antecipa-se que mais trabalhos nesta direção também exigirão maior extensão dos métodos computacionais disponíveis e, ao mesmo tempo, nos ensina mais sobre as interações entre as moléculas em seus estados excitados, "Besemer diz." Em última análise, esta técnica experimental única será usada para estudar outros sistemas também. "

O grupo Espectroscopia de Moléculas Frias estuda processos de colisão molecular a baixas energias e com precisão inédita e o Departamento de Química Teórica explica e prevê propriedades das moléculas, clusters, e sólidos moleculares. Ambos os grupos fazem parte do IMM e têm colaborado por muitos anos, resultando em inúmeras publicações compartilhadas.