MADRID, 28 Nov. (EUROPA PRESS) -
Físicos de la Universidad de Stuttgart han obtenido la primera prueba experimental de una molécula compuesta por dos átomos idénticos que presenta un momento dipolar eléctrico permanente. Esta observación contradice la opinión clásica descrita en muchos libros de texto de Física y Química. El trabajo ha sido publicado en la revista Science.
Una molécula dipolar se forma como consecuencia de una separación de cargas entre la nube de electrones con carga negativa y el núcleo positivo, creando un estado dipolar eléctrico permanente. Por lo general, esta separación de la carga se origina en la diferente atracción de los núcleos de los diferentes elementos a los electrones con carga negativa. Por razones de simetría, las moléculas homonucleares, que consisten solamente en átomos del mismo elemento, no podrían poseer estos momentos dipolares.
Sin embargo, las moléculas dipolares descubiertas por el grupo del profesor Tilman Pfau están compuestas por dos átomos de rubidio. La necesaria asimetría surge como resultado de los diferentes estados electrónicamente excitados de los dos átomos iguales. En general, esta excitación se intercambiará entre los átomos y la asimetría quedará superada.
En este caso, este intercambio es suprimido por el enorme tamaño de la molécula, que es aproximadamente 1000 veces más grande que una molécula de oxígeno y llega a los tamaños de los virus. Por lo tanto la probabilidad de cambio de la excitación entre los dos átomos es tan pequeña que estadísticamente sólo ocurriría una vez en la vida del universo. En consecuencia, estas moléculas homonucleares poseen un momento dipolar. Un momento dipolar permanente, además, requiere una orientación del eje molecular. Debido a su tamaño, las moléculas giran tan lentamente que el momento dipolar no resulta medible desde la perspectiva de un observador.
Los físicos de la Universidad de Stuttgart lograron detectar experimentalmente el momento dipolar. Se midió el cambio de energía de la molécula en un campo eléctrico por la espectroscopia láser en una nube atómica ultrafría. El mismo grupo causó un gran revuelo en todo el mundo cuando crearon estas moléculas de débil movimiento denominadas Rydberg por primera vez en 2009. Las moléculas están formadas por dos átomos idénticos de los cuales uno se encuentra en un estado altamente excitado, llamado estado Rydberg.
El mecanismo de inusual enlace se basa en la dispersión del muy excitado electrón Rydberg del segundo átomo. Hasta ahora, las descripciones teóricas de este mecanismo no predijeron un momento dipolar. Sin embargo, la dispersión de los electrones del electrón Rydberg en el movimiento de los átomos cambia la distribución de probabilidad del electrón. Esto rompe la simetría esférica y crea un momento dipolar.
La prueba de un momento dipolar permanente en una molécula homonuclear no sólo mejora la comprensión de las moléculas polares. Las moléculas polares ultrafrías también son muy prometedores para estudiar y controlar las reacciones químicas de las moléculas individuales.
