文章图片
【德国科学家利用离子显微镜发现了一种新的分子，和其他分子不同】德国的物理学家发现了一种比某些细菌更长的新型分子 。 该团队使用专门设计的显微镜观察了带电离子和中性里德堡原子之间的结合机制 ， 即具有单个高激发价电子的原子 。 新分子中的键长范围宽达几微米 ， 至少是普通分子的1000倍 。 当两个粒子结合形成一个分子时 ， 它们通常以两种方式之一进行：通过两个带相反电荷的离子之间的静电吸引（离子键）或通过在两个中性原子之间共享电子（共价键） 。 相比之下 ， 德国科学家们观察到的键是在离子电场使里德堡原子变形时形成的 ， 诱导出一个偶极子 ， 其中原子的一侧带负电更多 ， 另一侧带正电更多 。 根据电偶极子的方向 ， 里德堡原子的感应偶极子和离子电荷之间的相互作用可以是吸引的或排斥的 。
这种分子的不寻常之处在于 ， 离子的电场扭曲了原子 ， 导致偶极子的方向在特定距离翻转 。 在较短的距离内 ， 原子和离子相互排斥 ， 而在较大的距离内 ， 它们会相互吸引 。 偶极翻转发生的距离决定了分子的键长 。 为了制造这种分子 ， 科学家们在仅20K的温度下制备了一团铷-87原子 ， 因为更高的温度会使原子和离子的热能克服键的弱强度 。 然后 ， 团队科学家们使用激光脉冲制备分子成分：首先电离单个原子 ， 然后激发超冷云中附近的铷原子 ， 使其达到里德堡状态 。 里德堡原子比离子大1000倍 ， 因为电子越受激发 ， 它延伸到离原子核越远 。 当里德堡原子和离子相隔相当于键长的距离时 ， 就形成了一个分子
为了验证分子的形成 ， 科学家们设计了一种特殊的离子显微镜 。 与光学显微镜不同 ， 光学显微镜使用光对物体成像 ， 在这种显微镜中 ， 电场将分子分离并使里德堡原子电离 ， 现在分离的离子和里德堡核随后沿着显微镜引导到检测器上 。 由于电荷质量比不同 ， 里德堡核和离子将在不同的时间到达该探测器 ， 从而可以分别检测到它们中的每一个 。
“与典型分子相比 ， 这种分子中的振动相对较慢 ， 我们的离子显微镜提供了足够的时间分辨率来解决此类过程 。 从长远来看 ， 离子显微镜也可以用于研究玻色爱因斯坦凝聚体BEC的动力学 ， BEC是所有占据相同量子基态的冷却原子的气体 。 BEC中的原子行为类似于单个宏观物质波 ， 该物质波在整个系综中延伸 ， 离子显微镜的空间分辨率足够高 ， 可以在类似于物质波变化长度的尺度上探测现象 。 因此 ， 可以对这些量子气体进行空间分辨实验 ， 例如研究量子区中的离子杂质和离子原子散射 。 ”科学家们解释说 。
推荐阅读
- 为什么科学家在核灾难后种植向日葵？
- 不要因为一颗螺丝钉，让你前功尽弃
- 6种生命形态，碳基生命仅排第三，排名第一的硅基生命有多可怕？
- 科学家用音乐灭蚊子？蚊子听了以后不想咬人，连繁殖欲望都下降了
- 肌肉溶解、化成血水，徒手掰开原子弹后，成了等待死亡的活死人
- 爱因斯坦又对了！迄今最大的相对论环被发现：时间与地球年龄相当
- 科学家警告：地球可能发生颠覆性转变！大气氧含量重回24亿年前
- 为什么说火星上发现灭绝的生物体，将会是人类绝望的开始？
- 宇宙中是否存在外星生物？俄罗斯科学家发现铁证