马克斯普朗克量子光学研究所(MPQ)的实验家和中国科学院(CAS)的理论家团队首次成功地填充并稳定了一种新型分子,即所谓的场联四原子分子。这些“超级分子”非常脆弱,只能在超冷温度下存在。长期以来人们一直怀疑它们的存在,但迄今为止从未通过实验证明过它们的存在。
这项新研究中创建的多原子分子由两个以上的原子组成,并已成功冷却至 134 纳开尔文,比之前创建的四原子分子的温度低 3,000 多倍。这一成果不仅是分子物理学领域的一项新壮举,也是奇异超冷物质研究向前迈出的重要一步。该研究发表在《自然》杂志上。
大约二十年前,美国理论物理学家约翰·博恩和他的同事预测了极性分子之间的一种新型结合:如果分子带有不对称分布的电荷(物理学家称之为极性),它们就可以在电场中结合形成弱结合的“超分子” ”。
这些极性分子的行为可以被认为是硬壳内的指南针。当靠近时,罗盘指针会受到比地球磁场更强的吸引力,并且它们彼此指向而不是对准北方。
极性分子也可以观察到类似的现象,在特定条件下,极性分子可以通过电力形成独特的束缚态。他们的关系有点让人想起一对跳舞的情侣,紧紧拥抱在一起,同时又不断保持一定的距离。
超分子的束缚态远弱于典型的化学键,但同时也更长。超分子的键长比正常结合的分子长数百倍。
由于这种长程特性,此类超分子具有高度敏感性:如果电场参数在临界值处仅发生很小的变化,分子之间的力就会发生巨大变化,这种现象被称为“场联共振”。 ”这使得研究人员能够利用微波场灵活地改变分子的形状和大小。