Rovibrationele inelastische verstrooiing van moleculen wordt nu al vele jaren bestudeerd. In zogenaamde state-to-state experimenten, de reagensmoleculen worden in zuivere kwantumtoestand geprepareerd voordat de botsing en de verdeling van de verstrooide fragmenten over alle energetisch toegankelijke toestanden wordt gedetecteerd, evenals de richting waarin ze uit elkaar vliegen. In een recente publicatie in Natuurchemie , een onderzoeksteam binnen het Instituut voor Moleculen en Materialen van de Radboud Universiteit, samen met verschillende laboratoria in de VS, hebben samengewerkt om "het onderzoek naar niet-covalente intermoleculaire interacties naar een momenteel niet-onderzocht gebied te duwen."

De meeste eerdere onderzoeken gebruikten reagensmoleculen in hun grond (v =0) trillingstoestand, wat de elektronische structuur en kwantumdynamische verstrooiingsberekeningen die bij de metingen horen, aanzienlijk vereenvoudigt. Het doel was om botsingen tussen sterk vibrationeel geëxciteerde NO-moleculen en atomen bij verschillende botsingsenergieën te bestuderen. "We wilden het effect bestuderen van de trillingsbeweging van het NO-molecuul op fenomenen zoals verstrooiingsresonanties en diffractie-oscillaties, "Matthieu Besemer, doctoraat student in de Theoretische Chemie en Spectroscopie van Koude Moleculen Afdelingen, verklaart. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Natuurchemie logboek, getiteld "State-to-state verstrooiing van sterk vibrerend geëxciteerd NO bij breed afstembare energieën."

Sterk trillende moleculen

In de experimentele en theoretische studie van rotatie-inelastische botsingen tussen NO-moleculen en argonatomen, de experimenten verkennen een nieuw rijk, door het combineren van gestimuleerde emissiepompen om het NO-molecuul in een willekeurige rovibrationele toestand te bereiden met een bijna copropagerende moleculaire bundelgeometrie die botsingsenergieën van minder dan 1 kelvin mogelijk maakt. Het NO-molecuul wordt aanvankelijk geëxciteerd tot een hoge (v=10) trillingstoestand, wat een uitdaging is voor de theorie, aangezien de huidige kennis van moleculaire interacties meestal beperkt is tot de grondtoestand.

theoretische berekeningen

De theoretische resultaten komen alleen overeen met de metingen wanneer de verstrooiingsberekeningen expliciet rekening houden met de trillingsbeweging van NO. "Dit werk duwt de onderliggende berekeningen tot het uiterste van wat momenteel mogelijk is. Naar verwachting zal verder werk in deze richting ook een verdere uitbreiding van de beschikbare rekenmethoden vereisen en, tegelijkertijd, ons meer leren over de interacties tussen moleculen in hun aangeslagen toestanden, ' zegt Besemer. 'Uiteindelijk, deze unieke experimentele techniek zal ook worden gebruikt om andere systemen te bestuderen."

De groep Spectroscopie van koude moleculen bestudeert moleculaire botsingsprocessen bij lage energieën en met ongekende precisie en de afdeling Theoretische Chemie verklaart en voorspelt eigenschappen van moleculen, clusters, en moleculaire vaste stoffen. Beide groepen maken deel uit van IMM en werken al jaren samen met als resultaat tal van gedeelde publicaties.