Moleculas rydberg poliatómicas de alcance ultralargo

Abstract

En esta tesis doctoral, se han investigado la estructura electrónica y las propiedades de dos tipos de moléculas Rydberg poliatómicas que difieren en el mecanismo de enlace que las forma. En primer lugar, se ha analizado el impacto de un campo eléctrico externo en una molécula Rydberg triatómica, formada por un átomo de rubidio en un estado Rydberg y dos átomos de la misma especie en el estado fundamental. Para ello, se han considerado tres configuraciones geométricas de la molécula Rydberg: dos lineales y una plana. En este sistema el mecanismo de enlace se debe a la colisión a baja energı́a entre el electrón Rydberg y los átomos en el estado fundamental. La estructura electrónica de estas moléculas Rydberg triatómicas se ha descrito dentro de la aproximación de Born-Oppenheimer, y la interacción entre el electrón Rydberg y los átomos en el estado fundamental en el marco de la teorı́a de colisiones a bajas energı́as usando los pseudo-potenciales de Fermi de onda-s y onda-p. Se ha mostrado que las curvas y superficies de potencial adiabáticas, presentan un comportamiento oscilatorio a medida que aumenta la distancia entre los átomos en estado fundamental y el core iónico, que refleja el carácter oscilatorio de la función de onda del electrón Rydberg. Los pozos de potencial de estos estados electrónicos adiabáticos son lo suficientemente profundos para albergar estados vibracionales donde esta molécula triatómica existirı́a. Se ha mostrado que el efecto principal del campo eléctrico externo es aumentar el carácter de enlace vibracional de estos estados electrónicos adiabáticos, ya que los pozos de potencial se hacen más profundos. En la segunda parte de esta tesis doctoral, se ha investigado la estructura electrónica de moléculas Rydberg poliatómicas formadas por un átomo Rydberg y una o dos moléculas diatómicas heteronucleares. Se ha considerado como prototipo la molécula Rydberg poliatómica formada por un átomo de rubidio en un estado Rydberg y una o dos moléculas de KRb. En este sistema, el mecanismo de enlace se debe a la dispersión anisotrópica del electrón Rydberg con el momento dipolar eléctrico permanente de la molécula polar. Dentro de la aproximación Born-Oppenheimer, se ha descrito de manera realista el movimiento rotacional interno de la molécula diatómica usando la approximación de rotor rı́gido. Para la molécula Rydberg triatómica, se han explorado los estados electrónicos adiabáticos que surgen del multiplete Rydberg Rb(n, l ≥ 3), al variar el número cuántico principal n, y de los estados Rydberg Rb(26d), Rb(28s) y Rb(27p). En todos estos casos los potenciales Born-Oppenheimer muestran un carácter oscilatorio con configuraciones estables, donde existen estados vibracionales ligados. Para la molécula Rydberg pentaatómica, se ha analizado una configuración lineal simétrica y otra asimétrica, y se han estudiado la metamorfosis de las curvas de potencial Born-Oppenheimer cuando la distancia entre las moléculas diatómicas y el core Rydberg aumenta. Para molécula Rydberg pentaatómica, nuestro estudio ha estado centrado en los niveles electrónicos que se forman a partir del multiplete degenerado Rydberg Rb(n = 20, l ≥ 3) y el estado Rydberg Rb(23s), con las moléculas de KRb en el estado rotacionales fundamental y excitados respectivamente. Al igual que para molécula Rydberg triatómica, se han encontrado estados electrónicos estables con pozos de potencial que poseen varios estados vibracionales. Dado que las moléculas diatómicas pueden rotar dentro de es tas moléculas Rydberg poliatómicas, se ha analizado el impacto del campo eléctico inducido por el átomo Rydberg en su dinámica rotacional. Se ha demostrado que las propiedades direccionales de la molécula KRb dependen en gran medida del estado Rydberg y del estado rotacional inicial de la molécula KRb que forman la molécula de alcance ultra-largo. Así, si el multiplete degenerado Rydberg forma la molécula Rydberg, la molécula de KRb está bastante orientada y alineada, y lo mismo sucede si inicialmente el KRb se encuentra en su estado rotacional fundamental.