Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nye molekyler med enormt lange bindinger

Nylig artikel i Science beretter om kontrolleret dannelse af kæmpemolekyler.

20.06.2019 | Ole J. Knudsen

Med lasereksitation af ultrakolde atomer (Rydberg macrodimers) i optiske gitre er det nu muligt at sammenbinde to atomer på nabopladser, og at kontrollere kæmpemolekyler på en måde, som ikke har været mulig før. Illustration fra artiklen.

Med lasereksitation af ultrakolde atomer (Rydberg macrodimers) i optiske gitre er det nu muligt at sammenbinde to atomer på nabopladser, og at kontrollere kæmpemolekyler på en måde, som ikke har været mulig før. Illustration fra artiklen.

Når to atomer binder sig til hinanden for at danne et molekyle, er størrelsen af molekylet typist under en nanometer. Når atomer eksiteres til deres rydbergtilstande forventer vi, at de viser en yderligere binding, som forårsager overdrevent lange bindinger, som kan være 1000 gange større.

Den slags eksotiske molekyler kaldes "macrodimers". De holdes sammen af svage polarisationskræfter, som er aktive også selvom atomernes elektronskyer ikke overlapper, og bindinger af den slag kan kun eksistere ved meget lave temperaturer.

For nyligt har et internationalt forskerhold ved Max-Planck-Institute for Quantum Optics (Garching, Tyskland) i samarbejde med Valentin Walther og Thomas Pohl fra IFA haft held til at foretage optisk eksitation af par af macrodimere i et net af ultrakolde atomer, som fastholdes i et optisk gitter. Fordi macrodimerne er så enorme, lykkedes det for holdet direkte at afbilde de dannede molekyler, og at opnå selektiv præparation af mere end 50 indre vibrationstilstande. Det er første gang det er lykkes eksperimentelt. Gennembrudene her åbner for nye muligheder for molekylær kvantekontrol og kvantesimulationer i ultrakoldt stof.

Artiklen er offentliggjort i Science 364, 664 (2019) med titlen: “Quantum gas microscopy of Rydberg macrodimers”

Institut for Fysik og Astronomi, Studerende, Offentligheden / Pressen, Medarbejdere