Estado de Rydberg
Los estados de Rydberg [1] de un átomo o molécula son estados excitados electrónicamente con energías que siguen la fórmula de Rydberg cuando convergen en un estado iónico con una energía de ionización. Aunque la fórmula de Rydberg se desarrolló para describir los niveles de energía atómica, se ha utilizado para describir muchos otros sistemas que tienen una estructura electrónica más o menos similar a la del hidrógeno atómico. [2] En general, a números cuánticos principales suficientemente altos , un sistema de núcleo iónico-electrónico excitado tendrá el carácter general de un sistema hidrógeno.y los niveles de energía seguirán la fórmula de Rydberg. Los estados de Rydberg tienen energías que convergen con la energía del ion. El umbral de energía de ionización es la energía necesaria para liberar completamente un electrón del núcleo iónico de un átomo o molécula. En la práctica, un paquete de ondas de Rydberg se crea mediante un pulso de láser en un átomo hidrógeno y, por lo tanto, puebla una superposición de estados de Rydberg. [3] Las investigaciones modernas que utilizan experimentos de bomba-sonda muestran vías moleculares, por ejemplo, disociación de (NO) 2 , a través de estos estados especiales. [4]
Serie de Rydberg
La serie de Rydberg describe los niveles de energía asociados con la eliminación parcial de un electrón del núcleo iónico. Cada serie de Rydberg converge en un umbral de energía de ionización asociado con una configuración de núcleo iónico particular. Estos niveles de energía cuantificados de Rydberg pueden asociarse con la imagen atómica cuasiclásica de Bohr. Cuanto más se acerque a la energía del umbral de ionización, mayor será el número cuántico principal y menor será la diferencia de energía entre los "estados de Rydberg cercanos al umbral". A medida que el electrón asciende a niveles de energía más altos, la excursión espacial del electrón desde el núcleo iónico aumenta y el sistema se parece más a la imagen cuasiclásica de Bohr .
Energía de los estados de Rydberg
La energía de los estados de Rydberg se puede refinar incluyendo una corrección llamada defecto cuántico en la fórmula de Rydberg. La corrección del "defecto cuántico" está asociada con la presencia de un núcleo iónico distribuido. Incluso para muchos sistemas moleculares excitados electrónicamente, la interacción del núcleo iónico con un electrón excitado puede asumir los aspectos generales de la interacción entre el protón y el electrón en el átomo de hidrógeno . La asignación espectroscópica de estos estados sigue la fórmula de Rydberg y se denominan estados de moléculas de Rydberg.
Estados de Rydberg molecular
Aunque la fórmula de energía de la serie de Rydberg es el resultado de la estructura del átomo similar al hidrógeno , los estados de Rydberg también están presentes en las moléculas. Las funciones de onda de los estados altos de Rydberg son muy difusas y abarcan diámetros que se acercan al infinito. Como resultado, cualquier molécula neutra aislada se comporta como átomos similares al hidrógeno en el límite de Rydberg. Para moléculas con múltiples cationes monovalentes estables , pueden existir múltiples series de Rydberg. Debido a la complejidad de los espectros moleculares, los estados de Rydberg bajos de las moléculas a menudo se mezclan con estados de valencia con energía similar y, por lo tanto, no son estados de Rydberg puros. [5]
Ver también
Referencias
- ^ https://discovery.princeton.edu/2016/11/15/students-create-exotic-state-of-matter/
- ^ Šibalić, Nikola; S Adams, Charles (2018). Física de Rydberg . Publicación de IOP. Bibcode : 2018ryph.book ..... S . doi : 10.1088 / 978-0-7503-1635-4 . ISBN 9780750316354.
- ^ Fielding, HH (2005). "Paquetes de ondas de Rydberg en moléculas: de la observación al control". Revisión anual de química física . 56 : 91-117. Código bibliográfico : 2005ARPC ... 56 ... 91F . doi : 10.1146 / annurev.physchem.55.091602.094428 . ISSN 0066-426X . PMID 15796697 .
- ^ Gessner, O .; Lee, M .; Shaffer, P .; Reisler, H .; Levchenko, V .; Krylov, I .; Underwood, G .; Shi, H .; Este, L .; Wardlaw, DM; Chrysostom, ET; Hayden, CC; Stolow, A. (enero de 2006). "Imagen multidimensional de femtosegundos de una disociación molecular". Ciencia . 311 (5758): 219–222. Código bibliográfico : 2006Sci ... 311..219G . doi : 10.1126 / science.1120779 . ISSN 0036-8075 . PMID 16357226 .
- ^ Stohr, J., Serie Springer "Espectroscopia NEXAFS" en Surface Science 25, (1992), p. 86.
- Espectros atómicos y estructura atómica, Gerhard Herzberg, Prentice-Hall, 1937.
- Átomos y moléculas, Martin Karplus y Richard N. Porter, Benjamin & Company, Inc., 1970.
enlaces externos
- Army crea un sensor cuántico que detecta todo el espectro de radiofrecuencia ; Defensa uno.
- Los átomos de Rydberg y el defecto cuántico ; Departamento de Física, Davidson College.
- Estado de Rydberg ; Science Direct.
- Transiciones de Rydberg ; Química y bioquímica, Georgia Tech.
- Física atómica
- Física atómica, molecular y óptica
