Ein neuer Molekültyp

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Schematische Zeichnung einer neuen Art von Molekül mit relativ voluminösen Abmessungen, in der Theorie entworfen von Wissenschaftlern am CfA. Das neue Molekül könnte unter extrem kalten Bedingungen erhalten werden, wenn man ein normales Molekül an ein hochangeregtes Atom bindet, beispielsweise wie hier Kalium-Rubidium (KRb; blauer und grüner Punkt) an ein angeregtes voluminöses Rubidium-Atom (der rote Punkt und die graue Elektronenwolke). S. Rittenhouse und H. Sadeghpour

Bei einem Rydberg-Atom hält sich ein Elektron die meiste Zeit weit entfernt vom Atomkern auf. Die in der Regel künstlich erzeugten Rydberg-Atome können Abmessungen erreichen, die herkömmliche Atome oder einfache Moleküle tausendfach übertreffen. Da solche Riesenatome uns bis an die Grenze unseres Verständnisses der Atomphysik führen, sind sie nicht nur aus sich heraus von Interesse, sondern Wissenschaftler fragen sich überdies, ob ihre außergewöhnlichen Eigenschaften nützlich sein könnten.

Seth Rittenhouse und Hossein Sadeghpour vom CfA nutzten die bekannten Eigenschaften von Rydberg-Atomen, um sich, theoretisch, ein neuartiges gigantisches Molekül „auszudenken” und dessen Eigenschaften vorherzusagen. Sie verbanden ein riesiges Rubidium-Rydberg-Atom mit einem normal großen Kalium-Rubidium-Molekül. Wie die meisten Moleküle besitzt das Kalium-Rubidium-Molekül eine geringe innere Ladungstrennung, ausgelöst durch die unterschiedlichen Ladungen in seinen beiden Kernen. Diese Ladungsverteilung ermöglichte den Wissenschaftlern zu zeigen, daß das Molekül an das Rydberg-Atom binden sollte, um ein Molekül zu bilden, das von noch größerer Ausdehnung als das riesige Atom selbst ist. Zudem sollte diese erstaunliche neue Materieform eine innere Struktur aufweisen, die Informationen über die Ladungstrennung sowohl von dem Rydberg-Atom als auch von seinem molekularen Partner bewahrt; diese Eigenschaft könnte zur Herstellung eines Quantenbits nützlich sein, die man eines Tages in Quantencomputern einsetzen könnte. Obwohl diese Erfindung jetzt in einem Labor verwirklicht werden muß, hat die Forschung bereits gezeigt, daß eine neue Klasse von Molekülen im Grundsatz aus der Verbindung von riesigen Atomen in maßgeschneiderten Strukturen hervorgehen könnte.

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