Dimero di carbonio: la misurazione di precisione fornisce un nuovo valore record
Il nuovo valore si discosta in modo significativo da una misurazione del 2019, molto notata, ma concorda con i calcoli di chimica quantistica più vecchi
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Un team guidato dal fisico di Innsbruck Roland Wester ha determinato in laboratorio una proprietà fondamentale del dimero di carbonio con una precisione senza precedenti. I risultati forniscono un valore di riferimento di alta qualità per i futuri calcoli della struttura elettronica delle molecole di carbonio.
Il carbonio è il mattone base della vita. Il dimeroC2, composto da due atomi di carbonio e osservato ad esempio nelle code delle comete, è stato oggetto di ricerca per decenni. Un team guidato da Roland Wester e Katrin Erath-Dulitz dell'Istituto di fisica ionica e fisica applicata dell'Università di Innsbruck è ora riuscito a misurare una proprietà centrale della molecola - la cosiddetta affinità elettronica - in modo più preciso che mai, misurando lo ione molecolare C2 con carica negativa.
L'affinità elettronica descrive la forza con cui una molecola può legare a sé un ulteriore elettrone. Questo valore è una sorta di impronta digitale molecolare che rivela qualcosa di fondamentale sulla struttura elettronica e sulla reattività chimica del composto ed è anche un importante riferimento per i calcoli teorici della chimica quantistica. Nonostante l'intensa attività di ricerca, finora non c'è stato accordo sulla forza con cuiil C2 lega un elettrone.
Risolta la contraddizione esistente
Il team di Innsbruck ha sfruttato il fatto che gli ioni possono essere intrappolati nello spazio con l'aiuto di campi a radiofrequenza. In una trappola per ioni di questo tipo, i ricercatori hanno raffreddato gli ioni a pochi gradi sopra lo zero assoluto facendoli collidere con il gas elio. Gli scienziati hanno bombardato gli ioni intrappolati con luce laser e hanno scoperto a quale energia luminosa l'elettrone più esterno viene rilasciato dalla molecola. Questo valore soglia - paragonabile al momento in cui una palla acquista lo slancio sufficiente per superare una cresta - fornisce direttamente l'affinità elettronica che stavano cercando. "Per queste misure di spettroscopia abbiamo bisogno solo di un laser calibrato con precisione, il che rende questo metodo più affidabile di altri metodi di misurazione indiretta", spiega il primo autore Sruthi Purushu Melath del programma di dottorato Atoms, Light and Molecules.
Il nuovo valore misurato è 26364,2 ±0,5 cm-¹, che corrisponde a un'energia alla quale la luce inizia a causare danni biologici come scottature o sbiadimento dei colori. L'incertezza di solo mezza unità di valore rende questa misurazione la più precisa del suo genere fino ad oggi. Il nuovo valore si discosta significativamente da una misurazione ampiamente riconosciuta del 2019, ma concorda bene con una misurazione più vecchia e con i calcoli di chimica quantistica. Il risultato del gruppo di lavoro di Wester risolve quindi in ultima analisi una contraddizione esistente tra esperimento e teoria.
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