Un físico de la Universidad de Purdue ha observado una molécula de Rydberg en forma de mariposa, un emparejamiento débil de dos átomos altamente excitables que predijo que existirían hace más de una década.

Las moléculas de Rydberg se forman cuando un electrón se aleja del núcleo de un átomo. Chris Greene, Albert Overhauser, profesor distinguido de Física y Astronomía de Purdue, junto con sus coautores H. Sadeghpour y E. Hamilton, Teorizó en 2002 que tal molécula podría atraer y unirse a otro átomo.

"Para todos los átomos normales, los electrones están siempre a solo uno o dos angstroms del núcleo, pero en estos átomos de Rydberg puedes obtener 100 o 1, 000 veces más lejos, ", Dijo Greene." Tras el trabajo preliminar a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, vimos en 2002 la posibilidad de que este distante electrón de Rydberg pudiera unir el átomo a otro átomo a una distancia muy grande. Este electrón es como un perro pastor. Cada vez que pasa junto a otro átomo, este átomo de Rydberg agrega un poco de atracción y lo empuja hacia un punto hasta que captura y une los dos átomos ".

Una colaboración que involucró a Greene y su asociado postdoctoral Jesús Perez-Rios en Purdue e investigadores de la Universidad de Kaiserslautern en Alemania ahora ha demostrado la existencia de la molécula de mariposa Rydberg, llamado así por la forma de su nube de electrones. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

"Este nuevo mecanismo vinculante, en el que un electrón puede agarrar y atrapar un átomo, es realmente nuevo desde el punto de vista de la química. Es una forma completamente nueva en la que un átomo puede estar ligado a otro átomo, "Dijo Greene.

Los investigadores enfriaron el gas rubidio a una temperatura de 100 nano-Kelvin, alrededor de una diez millonésima de grado por encima del cero absoluto. Usando un láser, fueron capaces de empujar un electrón de su núcleo, creando un átomo de Rydberg, y luego míralo.

"Siempre que otro átomo se encuentre aproximadamente a la distancia correcta, puede ajustar la frecuencia del láser para capturar ese grupo de átomos que se encuentran en una separación internuclear muy clara que predice nuestro tratamiento teórico, "Dijo Greene.

Pudieron detectar la energía de unión entre los dos átomos en función de los cambios en la frecuencia de la luz que absorbía la molécula de Rydberg.

Greene dijo que es satisfactorio saber que las predicciones hechas hace tanto tiempo han sido probadas.

"Es una demostración muy clara de que existe esta clase de moléculas, "Dijo Greene." También valida todo el enfoque teórico que nosotros y algunos otros grupos hemos adoptado que condujo a la predicción y el estudio de esta nueva clase de moléculas.

"Estas moléculas tienen enormes momentos dipolares eléctricos que les permiten ser manipulados por campos eléctricos débiles 100 veces más pequeños que los necesarios para mover moléculas diatómicas comunes; esto algún día podría aplicarse al desarrollo de máquinas o electrónicos a escala molecular".

Greene continuará estudiando los átomos de Rydberg, incluyendo pruebas para ver si múltiples átomos podrían unirse a una molécula de Rydberg.