Um físico da Purdue University observou uma molécula borboleta Rydberg, um par fraco de dois átomos altamente excitáveis ​​que ele previu que existiriam há mais de uma década.

As moléculas de Rydberg são formadas quando um elétron é chutado para longe do núcleo do átomo. Chris Greene, Albert Overhauser, ilustre professor de física e astronomia de Purdue, junto com seus co-autores H. Sadeghpour e E. Hamilton, teorizou em 2002 que tal molécula poderia atrair e se ligar a outro átomo.

"Para todos os átomos normais, os elétrons estão sempre a apenas um ou dois angstroms de distância do núcleo, mas nesses átomos Rydberg você pode obtê-los 100 ou 1, 000 vezes mais longe, "Greene disse." Após o trabalho preliminar no final dos anos 1980 e início dos anos 1990, vimos em 2002 a possibilidade de que esse distante elétron de Rydberg pudesse ligar o átomo a outro átomo a uma distância muito grande. Este elétron é como um cão pastor. Cada vez que passa zunindo por outro átomo, este átomo de Rydberg adiciona um pouco de atração e o empurra em direção a um ponto até capturar e unir os dois átomos. "

Uma colaboração envolvendo Greene e seu associado de pós-doutorado Jesus Perez-Rios em Purdue e pesquisadores da Universidade de Kaiserslautern na Alemanha provou agora a existência da molécula borboleta Rydberg, assim chamado devido à forma de sua nuvem de elétrons. Suas descobertas foram publicadas no jornal Nature Communications .

"Este novo mecanismo de ligação, em que um elétron pode agarrar e prender um átomo, é realmente novo do ponto de vista da química. É uma maneira totalmente nova de um átomo ser vinculado a outro átomo, "Greene disse.

Os pesquisadores resfriaram o gás rubídio a uma temperatura de 100 nano-Kelvin, cerca de um décimo milionésimo de grau acima do zero absoluto. Usando um laser, eles foram capazes de empurrar um elétron de seu núcleo, criando um átomo de Rydberg, e depois assistir.

"Sempre que outro átomo está mais ou menos na distância certa, você pode ajustar a frequência do laser para capturar aquele grupo de átomos que estão em uma separação internuclear muito clara que é prevista por nosso tratamento teórico, "Greene disse.

Eles foram capazes de detectar a energia de ligação entre os dois átomos com base nas mudanças na frequência da luz que a molécula Rydberg absorveu.

Greene disse que é gratificante saber que as previsões feitas há tanto tempo foram comprovadas.

"É uma demonstração muito clara de que essa classe de moléculas existe, "Disse Greene." Isso também valida toda a abordagem teórica que nós e alguns outros grupos adotamos que levou à previsão e ao estudo dessa nova classe de moléculas.

"Essas moléculas têm grandes momentos de dipolo elétrico que permitem que sejam manipuladas por campos elétricos fracos 100 vezes menores do que aqueles necessários para mover moléculas diatômicas comuns; isso poderia um dia ser aplicado ao desenvolvimento de máquinas ou eletrônicos em escala molecular."

Greene continuará a estudar átomos de Rydberg, incluindo testes para ver se vários átomos poderiam ser ligados a uma molécula de Rydberg.