三叶虫里德堡分子的草图。里德堡分子的草图。里德堡电子（蓝色）和基态原子（绿色）相对于里德堡中心（赤色）的坐标用黑色箭头表明。相关的自旋是里德堡电子的自旋1，基态原子的电子 s2以及基态原子I的核自旋。b 三叶虫分子的草图。里德堡核和基态原子别离显现为赤色和绿色球体（尺度夸大）。投影到 2D 的电子概率密度由蓝点的密度表明。图片来自：Nature Communications （2023）。DOI：

  Herwig Ott教授团队的凯泽斯劳滕物理学家初次成功地直接调查了纯三叶虫Rydberg分子。特别风趣的是，这些分子有很独特的形状，让人联想到三叶虫化石。它们还具有迄今为止已知的任何分子中最大的电偶极矩。

  研讨人员运用了一种能够在超低温下制备这些软弱分子的专用设备。成果提醒了它们的化学结合机制，这与一切其他化学键不同。该研讨宣布在《天然通讯》杂志上。

  在他们的试验中，物理学家运用了一团铷原子，该铷原子在超高线微开尔文 - 比绝对零度高0.0001度。随后，他们运用激光将其中一些原子激起到所谓的里德堡态。“在这样的一个过程中，每种情况下最外层的电子都被带入原子体周围的悠远轨迹，”在凯泽斯劳滕-兰道大学研讨超冷量子气体和量子原子光学的Herwig Ott教授解说说。

  “电子的轨迹半径能够超越一微米，使电子云比一个小细菌还大。这种高度激起的原子也是在星际空间中构成的，并且具有极强的化学反应性。

  假如一个基态原子现在坐落这个巨大的里德堡原子内，就会构成一个分子。尽管规范化学键要么是共价键、离子键、金属键，要么是偶极性质的，但三叶虫分子被彻底不同的机制捆绑。

  “这是来自基态原子的里德堡电子的量子力学散射，将两者粘在一同，”该研讨的榜首作者Max Althön说。“幻想一下电子在原子核周围快速运转。在每次往复时，它都会与基态原子产生磕碰。与咱们的直觉相反，量子力学告知咱们，这些磕碰导致电子和基态原子之间的有用招引力。

  这些分子的性质令人惊叹：因为电子的动摇性质，屡次磕碰导致看起来像三叶虫的干与图画。此外，分子的键长与里德堡轨迹相同大，比任何其他双原子分子都大得多。并且因为电子被基态原子激烈招引，永久电偶极矩非常大：超越1,700德拜。

  为了调查这些分子，科学家们开发了一种专用的真空设备。它答应经过激光冷却和随后的分子光谱检测来制备超冷原子。这些成果有助于咱们了解基态原子和里德堡原子之间的根本结合机制，这已成为量子核算使用的一个有出路的渠道。研讨人员的发现弥补了对里德堡体系的了解，里德堡体系既独特又有用。

  更多信息：Max Althön 等人，探究纯三叶虫里德堡分子的振荡系列，《天然通讯》（2023 年）。DOI： 10.1038/s48-7