Pesquisadores do 5º Instituto de Fa­sica da Universidade de Stuttgart verificaram um novo mecanismo de ligação formando uma molanãcula entre uma minaºscula parta­cula carregada e um gigantesco (em termos moleculares) a¡tomo de Rydberg. Os cientistas observaram a molanãcula com a ajuda de um microsca³pio de a­ons construa­do por eles mesmos. Os resultados são publicados na Nature .

Quandopartículas únicas como a¡tomos e a­ons se ligam, as moléculas emergem. Tais ligações entre duaspartículas podem surgir se elas tiverem, por exemplo, cargas elanãtricas opostas e, portanto, forem capazes de atrair uma a  outra. A molanãcula observada na Universidade de Stuttgart exibe uma caracterí­stica especial: consiste em um a­on carregado positivamente e um a¡tomo neutro no chamado estado de Rydberg. Esses a¡tomos de Rydberg cresceram mil vezes em tamanho em comparação com os a¡tomos ta­picos. Amedida que a carga do a­on deforma o a¡tomo de Rydberg de uma maneira muito especa­fica, surge a ligação entre as duas partículas

Para verificar e estudar a molanãcula, os pesquisadores prepararam uma nuvem de ruba­dio ultra-fria, que foi resfriada perto do zero absoluto a -273 graus Celsius. Somente nessas baixas temperaturas a força entre aspartículas éforte o suficiente para formar uma molanãcula. Nesses conjuntos ata´micos ultrafrios, a ionização de a¡tomos individuais com campos de laser prepara o primeiro bloco de construção da molanãcula oso a­on.

Feixes de laser adicionais excitam um segundo a¡tomo para o estado de Rydberg. O campo elanãtrico do a­on deforma esse a¡tomo gigantesco. Curiosamente a deformação pode ser atrativa ou repulsiva dependendo da distância entre as duaspartículas, deixando os parceiros de ligação oscilarem em torno de uma distância de equila­brio e induzindo a ligação molecular. A distância entre os parceiros de ligação éextraordinariamente grande e equivale a cerca de um danãcimo da espessura de um fio de cabelo humano.

Um microsca³pio de a­ons especial tornou essa observação possí­vel. Foi desenvolvido, construa­do e encomendado pelos pesquisadores do 5º Instituto de Fa­sica em estreita colaboração com as oficinas da Universidade de Stuttgart. Em contraste com os microsca³pios ta­picos que trabalham com luz, o dispositivo influencia a dina¢mica daspartículas carregadas com a ajuda de campos elanãtricos para ampliar e visualizar aspartículas em um detector. "Podemos imaginar a molanãcula flutuante livre e seus constituintes com este microsca³pio e observar e estudar diretamente o alinhamento dessa molanãcula em nosso experimento", explica Nicolas Zuber, Ph.D. estudante do 5º Instituto de Fa­sica.

Em um pra³ximo passo, os pesquisadores querem estudar processos dina¢micos dentro dessa molanãcula incomum. Com a ajuda do microsca³pio , deve ser possí­vel estudar as vibrações e rotações da molanãcula. Devido ao seu tamanho gigantesco e a  fraca ligação da molanãcula, os processos dina¢micos são mais lentos em comparação com as moléculas usuais . O grupo de pesquisa espera obter novos e mais detalhados conhecimentos sobre a estrutura interna da molanãcula.