At skubbe studiet af ikke-kovalente intermolekylære interaktioner ind i et nyt område

Rovibrationel uelastisk spredning af molekyler er nu blevet undersøgt i mange år. I såkaldte stat-til-stat eksperimenter, reagensmolekylerne fremstilles i en ren kvantetilstand før kollisionen og fordelingen af ​​de spredte fragmenter over alle energisk tilgængelige tilstande detekteres, samt i hvilken retning de flyver fra hinanden. I en nylig udgivelse i Naturkemi , et forskerhold inden for Institut for Molekuler og Materialer ved Radboud Universitet, sammen med flere laboratorier i USA, har samarbejdet om at "skubbe undersøgelsen af ​​ikke-kovalente intermolekylære interaktioner ind i et aktuelt uproberet område."

De fleste tidligere undersøgelser anvendte reagensmolekyler i deres jord- (v=0) vibrationstilstand, hvilket i høj grad forenkler den elektroniske struktur og kvantedynamiske spredningsberegninger, der ledsager målingerne. Målet var at studere kollisioner mellem stærkt vibrationelt exciterede NO-molekyler og atomer ved forskellige kollisionsenergier. "Vi ønskede at studere effekten af ​​NO-molekylets vibrationsbevægelse på fænomener som spredningsresonanser og diffraktionsoscillationer, "Matthieu Besemer, Ph.D. studerende i Teoretisk Kemi og Spectroscopy of Cold Molecules Departments, forklarer. Forskningsresultaterne er offentliggjort i Naturkemi tidsskrift, med titlen "State-til-state spredning af stærkt vibrationelt exciteret NO ved bredt indstillelige energier."

Stærkt vibrerende molekyler

I den eksperimentelle og teoretiske undersøgelse af rotationsuelastiske kollisioner mellem NO-molekyler og argonatomer, eksperimenterne udforsker en ny verden, ved at kombinere stimuleret emissionspumpning for at forberede NO-molekylet i en vilkårlig rovibrationstilstand med en næsten co-propagerende molekylær strålegeometri, der tillader kollisionsenergier under 1 kelvin. NO-molekylet exciteres indledningsvis til en høj (v=10) vibrationstilstand, hvilket er en udfordring for teorien, da den nuværende viden om molekylære interaktioner for det meste er begrænset til grundtilstanden.

Teoretiske beregninger

De teoretiske resultater stemmer kun overens med målingerne, når spredningsberegningerne eksplicit tager højde for NO's vibrationsbevægelse. "Dette arbejde skubber de underliggende beregninger til grænsen af, hvad der er muligt på nuværende tidspunkt. Det forventes, at yderligere arbejde i denne retning også vil kræve yderligere udvidelse af de tilgængelige beregningsmetoder og, på samme tid, lære os mere om interaktionerne mellem molekyler i deres exciterede tilstande, " siger Besemer. "I sidste ende, denne unikke eksperimentelle teknik vil også blive brugt til at studere andre systemer."

Spectroscopy of Cold Molecules-gruppen studerer molekylære kollisionsprocesser ved lave energier og med hidtil uset præcision, og afdelingen for teoretisk kemi forklarer og forudsiger egenskaber ved molekyler, klynger, og molekylære faste stoffer. Begge grupper er en del af IMM og har samarbejdet i mange år, hvilket har resulteret i adskillige delte publikationer.