Figura de una colisión entre una molécula de NO que vibra fuertemente y un átomo de argón en un ángulo de colisión bajo, haciendo que la molécula de NO gire. Crédito:Organización de los Países Bajos para la Investigación Científica (NWO)
La dispersión inelástica rovibracional de moléculas se ha estudiado durante muchos años. En los llamados experimentos de estado a estado, las moléculas de reactivo se preparan en un estado cuántico puro antes de que se detecte la colisión y la distribución de los fragmentos dispersos en todos los estados energéticamente accesibles, así como la dirección en la que se separan. En una publicación reciente en Química de la naturaleza , un equipo de investigación dentro del Instituto de Moléculas y Materiales de la Universidad de Radboud, junto con varios laboratorios en los EE. UU., han colaborado para "impulsar el estudio sobre interacciones intermoleculares no covalentes en un área actualmente no explorada".
La mayoría de los estudios anteriores emplearon moléculas reactivas en su estado vibratorio básico (v =0), lo que simplifica enormemente la estructura electrónica y los cálculos de dispersión dinámica cuántica que acompañan a las mediciones. El objetivo era estudiar las colisiones entre átomos y moléculas de NO altamente excitadas por vibraciones a diferentes energías de colisión. "Queríamos estudiar el efecto del movimiento vibratorio de la molécula de NO en fenómenos como la dispersión de resonancias y las oscilaciones de difracción, "Matthieu Besemer, Doctor. estudiante del Departamento de Química Teórica y Espectroscopía de Moléculas Frías, explica. Los resultados de la investigación se han publicado en Química de la naturaleza diario, titulado "Dispersión de estado a estado de NO altamente excitado por vibraciones a energías ampliamente sintonizables".
Moléculas fuertemente vibrantes
En el estudio experimental y teórico de colisiones rotacionalmente inelásticas entre moléculas de NO y átomos de argón, los experimentos están explorando un nuevo reino, mediante la combinación de bombeo de emisión estimulada para preparar la molécula de NO en un estado de vibración arbitrario con una geometría de haz molecular casi copropagante que permite energías de colisión por debajo de 1 kelvin. La molécula de NO se excita inicialmente a un estado vibratorio alto (v =10), lo cual es un desafío para la teoría, ya que el conocimiento actual de las interacciones moleculares se limita principalmente al estado fundamental.
Cálculos teóricos
Los resultados teóricos solo concuerdan con las mediciones cuando los cálculos de dispersión explican explícitamente el movimiento vibratorio del NO. "Este trabajo lleva los cálculos subyacentes al límite de lo que es posible en la actualidad. Se prevé que el trabajo adicional en esta dirección también requerirá una mayor extensión de los métodos computacionales disponibles y, al mismo tiempo, enséñanos más sobre las interacciones entre moléculas en sus estados excitados, "Dice Besemer". En última instancia, esta técnica experimental única también se utilizará para estudiar otros sistemas ".
El grupo de Espectroscopía de Moléculas Frías estudia los procesos de colisión molecular a bajas energías y con una precisión sin precedentes y el Departamento de Química Teórica explica y predice las propiedades de las moléculas, racimos y sólidos moleculares. Ambos grupos forman parte de IMM y han colaborado durante muchos años dando como resultado numerosas publicaciones compartidas.