何もないことに動揺していますか？まあ、ばかげているわけではありません。一部の原子は「何もない」と実際の結合を形成する場合があります。
一般的な化学結合には2つのエンティティが必要ですが、Physical Review Lettersの9月12日に発行された新しい論文によると、「ゴースト」原子または存在しない原子に結合できる原子の種類が1つあります。
私たちの太陽系の惑星が太陽の周りを周回するように、電子は原子の核の周りを周回します。それらの軌道が遠いほど、電子のエネルギーは高くなります。しかし、エネルギーブーストを使用すると、電子は軌道をホップすることができます。
リュードベリ原子には、核から遠く離れた遠い軌道にジャンプする電子が1つあります。 「基本的に、周期表のどの原子もリュードベリ原子になる可能性がある」とパデュー大学の物理学と天文学の著名な教授、クリス・グリーンはLive Scienceに語った。必要なのは、原子にレーザーを照射して、その電子に少しのエネルギーを与えることだけです。
リッジバーグ原子は「化学的見地からは珍しい」とグリーンは言った。これは、原子の核から非常に遠くに飛んだ励起された電子が、近くの基底状態の原子、またはすべての電子が可能な限り低いエネルギー状態にある原子と何度も衝突する可能性があるためです。衝突するたびに、少しずつ基底状態の原子を引き付け、最終的には三葉虫結合と呼ばれるものにトラップします。
「遠い原子とのこの非常に小さな相互作用」は、結果として生じる分子が三葉虫と呼ばれる絶滅した節足動物の化石のように見えるように、リュードベリ原子と相互作用する可能性があるとグリーン氏は述べた。
三葉虫分子は2000年に最初に存在すると予測され、15年後に実験的に観察されました。しかし今、グリーンと彼のチームは、リュードベリ原子を「だまして」、何とでも結合を形成する方法があると予測しています。
彼らがする必要があるすべては少しの彫刻をすることでした。
純粋に理論的な実験では、チームはコンピューターアルゴリズムを使用して、Rydberg水素原子に適用できる一連の電気パルスと磁気パルスを計算し、三葉虫結合を形成するように整形しました。
各電気パルス中に、リュードベリ水素原子の電子軌道を引き伸ばすことができます。そして、それぞれの磁気パルスの間、それは少しだけねじれることができるとグリーンは言いました。
「やや驚くべきことに、最終パルスが原子に印加される前の中間段階では、結合電子の状態は三葉虫のようにはまったく見えない」とグリーンは述べた。 「それは、最終パルスの終わりの望ましい状態として、はっきりと焦点を合わせるだけです。」
彼らの計算は、クモの巣を空の空間に撃ち込むように、リュードベリ原子が「ゴースト」原子と三葉虫結合を形成する可能性があることを示しました。
「電子はまるで原子に結合しているかのように振る舞っているが、結合する原子はない」とグリーン氏は語った。そして、それは非常に方向性のある方法で行われます。つまり、基底状態の原子に結合するであろう空間内のほぼ正確なスポットを指しています。彼らの発見によると、この結びつきは少なくとも200マイクロ秒間とどまるはずです。
「我々はかなり自信がある」と彼らが実験的に試みた場合、これは当てはまるとグリーン氏は語った。しかし、それを実験的に維持するには、研究者はパルスを同期させ、外部磁場を遮断する方法を理解する必要があります。
グリーンは、マイクロ波や高速レーザーパルスを適用するなど、電子を「だまして」何もない状態で結合を形成する他の方法があるかどうかを見極めたいと考えています。化学反応を受けるように促された場合、まったく何にも結合していないこれらの原子は異なる動作をする可能性があると彼は疑っています。
