إثبات وجود روابط كيميائية ضعيفة!

رصد فيزيائي من جامعة بوردو جزيء رايدبيرغ (جزيء الفراشة)، وهو عبارة عن زوج من الذرات القابلة للإثارة العالية التي كان من المتوقع وجودها منذ أكثر من عقد مضى.

يتشكل جزيء رايدبيرغ حين يُطرد إلكترون بعيداً عن نواة الذرة. حيث كان من المتوقع نظرياً في عام 2002 وجود مثل هذا الجزيء الذي يمكنه الانجذاب والارتباط بذرة أخرى.

فبالنسبة للذرات العادية تكون الذرات على بعد أنغستروم واحد أو اثنين عن النواة، ولكن في هذه الجزيئات يمكن جعل الإلكترونات تبتعد لمسافة تقدر بـ 100 أو 1000 ضعف، وبمتابعة لدراسات تمهيدية تمت في أوائل تسعينيات القرن الماضي وأواخر الثمانينيات، شاهدنا في العام 2002 أن إلكترون رايدبيرغ البعيد هذا يمكنه ربط ذرتين مع بعضهما من مسافات بعيدة جداً. إذ يشبه هذا الإلكترون كلب الراعي، ففي كل مرة يمر بالقرب من ذرة أخرى، تضيف ذرة رايدبيرغ هذه جذباً خفيفاً ودفعاً لهذه الذرة باتجاه نقطة محددة حتى يتم التقاط الذرتين وارتباطهما مع بعضهما.

وقد أُثبت وجود هذا الإلكترون بدراسة جمعت باحثين من جامعة بوردو وجامعة كايسرسلوتيرن في ألمانيا، وسمي بجزيء الفراشة بسبب شكل الغمامة الإلكترونية.

هذه الميكانيكية الجديدة التي يمكن فيها لإلكترون بأن يلتقط ويصطاد ذرة، ومن ثم ارتباط ذرتين مع بعضهما، جديدة كلياً من وجهة النظر الكيميائية. وقام العلماء بتبريد غاز الراديوم إلى 100 نانوكلفن باستخدام الليزر، وهي تقارب واحد بالمليون من الدرجة فوق الصفر المطلق، وكانوا قادرين على دفع إلكترون بعيداً عن نواته، ليحصلوا على جزيء الفراشة ومراقبته.

فكلما حصلنا على ذرة على مسافة مناسبة، بإمكانك ضبط تردد الليزر لالتقاط هذه المجموعة من الذرات التي تبعد مسافة واضحة عن النوى. وكانوا قادرين على اكتشاف طاقة الارتباط بين الذرتين على أساس تغيرات ترددات الضوء الذي امتصه جزيء رايدبيرغ.

لهذه الجزيئات عزم ثنائي قطب إلكتروني كبير يجعل من المتاح التلاعب بها بواسطة الحقول الكهربائية الضعيفة الأصغر بـ 100 مرة من الحقول المطلوبة لتحريك الجزيئات ثنائية الذرات المعروفة، ويمكن تطبيق ذلك يوماً ما على تطوير الإلكترونيات أو الآلات على المستويات الجزيئية.