Nanogotas de Helio dopadas con átomos de Magnesio

Transcripción

1 Nanogotas de Helio dopadas con átomos de Magnesio Alberto Hernando, Manuel Barranco, Ricardo Mayol, Marti Pi, y Francesco Ancilotto alberto@ecm.ub.es Departament ECM, Facultat de Física, and IN 2 UB Universitat de Barcelona Diagonal 647, 828 Barcelona, España Marzo 29

2 Nanogotas de Helio El Helio es el gas noble más ligero Es el único elemento que se mantiene en estado líquido a T = y p = Es superfluido

3 Nanogotas de Helio El Helio es el gas noble más ligero Es el único elemento que se mantiene en estado líquido a T = y p = Es superfluido Matriz inerte a baja temperatura. Sistema ideal para el estudio de moléculas orgánicas e inorgánicas, clusters o reacciones químicas en un entorno controlado. Uso potencial en Nanofabricación. (PCCP cover, volume 9, number 34, 4 September 27)

4 Átomos neutros en nanogotas de Helio In or Out? Toy model: σ X He N ρ ε r min λ A = ρ ε r min 2 /6 σ (F. Ancilotto et al., J. Low. Temp. Phys.,, 23 (995))

5 Átomos neutros en nanogotas de Helio In or Out? Experimentalmente: Espectro de absorción mediante Laser Induced Fluorescence (LIF) In: Out:

6 Átomos neutros en nanogotas de Helio gases nobles metales alcalinos alcalinotérreos (Ne, Ar,...) (Ag, Au,...) (Li, Na, Cs,...) (Mg, Ca, Sr, Ba) 4 He in in out He in in out λ A.9 (O. Buenermann et al., J. Phys. Chem. A,, 2684 (27))

7 The Structure and Energetics of 3He and 4He Nanodroplets Doped with Alkaline Earth Atoms A. Hernando, R. Mayol, M. Pi, M. Barranco, F. Ancilotto, O. Buenerman, and F. Stienkemeier, J. Phys. Chem. A,, 733 (27) Mg Ca Sr Ba He in out out out 3 He in in in in 4 N Mg@ HeN Ca@ HeN ρ (Å ) Ba@ HeN Sr@ HeN r (Å) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

8 El caso Mg First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

9 El caso Mg. Experimentos J. Reho et al., JCP 2, 849 (2) A. Przystawik et al., PRA, 78, 222 (28) LIF: in R2PI, in, pero... Y. Ren et al., PRA 76, 4324 (27) EII: out! First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

10 El caso Mg. Modelos Teóricos A. Hernando et al., DFT, gotas grandes: in M. Mella et al., J. Chem. Phys. 23, (25). DMC, gotas pequeñas: in, out... depende del potencial M. Elhiyani et al., XXII ISMB, Freiburg. DMC, gotas pequeñas: out, en un dimple muy profundo Para más de un átomo: sin resultados

11 El caso Mg. Modelos Teóricos A. Hernando et al., DFT, gotas grandes: in M. Mella et al., J. Chem. Phys. 23, (25). DMC, gotas pequeñas: in, out... depende del potencial M. Elhiyani et al., XXII ISMB, Freiburg. DMC, gotas pequeñas: out, en un dimple muy profundo Para más de un átomo: sin resultados Resultados teóricos y experimentales aparentemente contradictorios.

12 DFT. Gotas pequeñas Efectivamente: Out! pero muy deslocalizado. Muy sensible al potencial z HÞL z HÞL Z(Å) - x HÞL x HÞL 5 z HÞL 3 2 z HÞL 4 E (K) - w(å ) 4 Mg@ He Z(Å) x HÞL - x HÞL First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

13 DFT. Gotas grandes Efectivamente: In! muy deslocalizado en el interior de la gota, aunque se acerca a la superficie (tal vez lo suficiente como para ser detectados en los experimentos de impacto de electrones!). w (Å - ) N= N=2 5 5 E (K) Z (Å) - R /2

14 DFT. Gotas grandes Simulación del espectro de absorción: 3s3p P 3s 2 S, acoplado a los modos vibracionales de la burbuja (armónicos) l = y l = 2. La densidad del fluido no es uniforme, pero afortunadamente es esférica..5 * Mg@ 4 He I (arb. units) ω (cm - ) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

15 DFT. Dos Mg en gotas grandes Barrera de potencial cluster de burbujas, llámalo espuma. 4 2 z HÞL 5 3 z HÞL x HÞL x HÞL 2 2 L= x HÞL d (Å) -2-2 (Mg+Mg)@ He 8 z HÞL z HÞL E (K) x HÞL First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

16 DFT. Dos Mg en gotas grandes Simulación del espectro de absorción: transición 3s3p P 3s 2 S. A primer orden, sólo la componente cuadrupolar de la deformación producida por el segundo Mg se acopla con los modos vibracionales..5 * (Mg+Mg)@ 4 He I (arb. units).5 Dos picos!! ω (cm - )

17 En resumen... El Mg en gotas de 4 He tiene un comportamiento límite Reside en la superficie para gotas pequeñas Reside en el interior para gotas grandes Está muy delocalizado en el interior de las gotas Cuando hay más de un átomo, forma una espuma metaestable antes de formar el cluster. No se da en gotas de 3 He Density functional theory of the structure of magnesium-doped helium nanodroplets. A. Hernando, M. Barranco, R. Mayol, M. Pi, and F. Ancilotto, Phys. Rev. B, 78, 8455 (28)

18 Esto es todo... Gracias por la atención