Dimères de carbone : une mesure de précision fournit une nouvelle valeur record

Le carbone est l'élément de base de la vie. Depuis des décennies, le dimère_C2, composé de deux atomes de carbone et observé par exemple dans la queue des comètes, fait l'objet de recherches. Une équipe dirigée par Roland Wester et Katrin Erath-Dulitz de l'Institut de physique ionique et de physique appliquée de l'Université d'Innsbruck a réussi à mesurer une propriété centrale de la molécule - appelée affinité électronique - avec une précision inégalée grâce à des mesures effectuées sur l'ion ^C2 de la molécule, chargé négativement.

L'affinité électronique décrit la force avec laquelle une molécule peut lier un électron supplémentaire. Cette valeur est une sorte d'empreinte digitale moléculaire qui révèle quelque chose de fondamental sur la structure électronique et la réactivité chimique du composé, et constitue également une référence importante pour les calculs théoriques en chimie quantique. Malgré des recherches intensives, il y avait jusqu'à présent un désaccord sur la force avec laquelle_C2 se lie à un électron.

Une contradiction existante résolue

L'équipe d'Innsbruck a tiré profit du fait que les ions peuvent être retenus dans l'espace à l'aide de champs de radiofréquence. Dans un tel piège à ions, les chercheurs ont refroidi les ions par des chocs avec de l'hélium gazeux à quelques degrés au-dessus du zéro absolu. Les scientifiques ont bombardé les ions piégés avec une lumière laser et ont découvert à partir de quelle énergie lumineuse l'électron le plus extérieur de la molécule est arraché. Cette valeur seuil - comparable au moment où une balle prend juste assez d'élan pour franchir une crête - fournit directement l'affinité électronique recherchée. "Pour ces mesures spectroscopiques, nous n'avons besoin que d'un laser calibré avec précision, ce qui rend cette méthode plus fiable que d'autres méthodes de mesure indirectes", explique Sruthi Purushu Melath, première auteure, du programme de doctorat Atomes, lumière et molécules.

La nouvelle valeur mesurée est de 26364,2 ±0,5 cm-¹, ce qui correspond à une énergie à partir de laquelle la lumière commence à causer des dommages biologiques comme les coups de soleil ou la décoloration des couleurs. L'incertitude de seulement une demi-valeur unitaire fait de cette mesure la plus précise de son genre à ce jour. La nouvelle valeur s'écarte nettement d'une mesure très médiatisée effectuée en 2019, mais elle correspond bien à une mesure plus ancienne ainsi qu'à des calculs de chimie quantique. Ainsi, le résultat de l'équipe de Wester résout finalement une contradiction existante entre l'expérience et la théorie.