Lo scattering anelastico rovibrazionale di molecole è stato studiato per molti anni. Nei cosiddetti esperimenti da stato a stato, le molecole di reagente sono preparate in uno stato quantico puro prima della collisione e viene rilevata la distribuzione dei frammenti sparsi su tutti gli stati energeticamente accessibili, così come la direzione in cui si allontanano. In una recente pubblicazione in Chimica della natura , un gruppo di ricerca all'interno dell'Istituto per le molecole e i materiali della Radboud University, insieme a diversi laboratori negli Stati Uniti, hanno collaborato per "spingere lo studio sulle interazioni intermolecolari non covalenti in un'area attualmente non sondata".

La maggior parte degli studi precedenti ha impiegato molecole di reagente nel loro stato vibrazionale fondamentale (v=0), che semplifica notevolmente la struttura elettronica e i calcoli di scattering dinamico quantistico che accompagnano le misurazioni. Lo scopo era studiare le collisioni tra molecole di NO altamente eccitate da vibrazioni e atomi a diverse energie di collisione. "Volevamo studiare l'effetto del movimento vibrazionale della molecola NO su fenomeni come le risonanze di dispersione e le oscillazioni di diffrazione, "Matteo Besemer, dottorato di ricerca studente presso i Dipartimenti di Chimica Teorica e Spettroscopia delle Molecole del Freddo, spiega. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Chimica della natura rivista, intitolato "Dispersione da stato a stato di NO altamente vibrazionalmente eccitato a energie ampiamente sintonizzabili".

Molecole fortemente vibranti

Nello studio sperimentale e teorico delle collisioni anelastiche rotazionali tra molecole di NO e atomi di argon, gli esperimenti stanno esplorando un nuovo regno, combinando il pompaggio di emissione stimolata per preparare la molecola di NO in uno stato rovibrazionale arbitrario con una geometria del raggio molecolare quasi copropagante che consente energie di collisione inferiori a 1 kelvin. La molecola di NO è inizialmente eccitata ad uno stato vibrazionale alto (v=10), che è una sfida per la teoria poiché l'attuale conoscenza delle interazioni molecolari è per lo più limitata allo stato fondamentale.

Calcoli teorici

I risultati teorici concordano con le misurazioni solo quando i calcoli di dispersione tengono conto esplicitamente del movimento vibrazionale di NO. "Questo lavoro spinge i calcoli sottostanti al limite di ciò che è possibile attualmente. Si prevede che ulteriori lavori in questa direzione richiederanno anche un'ulteriore estensione dei metodi di calcolo disponibili e, allo stesso tempo, insegnaci di più sulle interazioni tra le molecole nei loro stati eccitati, " dice Besemer. "Alla fine, questa tecnica sperimentale unica verrà utilizzata anche per studiare altri sistemi".

Il gruppo Spectroscopy of Cold Molecules studia i processi di collisione molecolare a basse energie e con una precisione senza precedenti e il Dipartimento di Chimica Teorica spiega e prevede le proprietà delle molecole, grappoli, e solidi molecolari. Entrambi i gruppi fanno parte di IMM e collaborano da molti anni risultando in numerose pubblicazioni condivise.