Study and control of Rydberg-molecule interactions with surfaces and adsorbates

里德伯分子与表面和吸附物相互作用的研究和控制

基本信息

  • 批准号:
    EP/E027636/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 109.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2007 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

When a molecule absorbs deep ultraviolet radiation it may exist transiently as a Rydberg state in which one of the electrons has been promoted into a high-energy orbit at a long distance from the core of the molecule. In such states, molecules have exotic properties because the excited Rydberg electron is very easily perturbed by external electric or magnetic fields and by interactions with other molecules. This proposal is concerned with the investigation of the novel chemistry and physics that occurs when these Rydberg molecules, created by laser excitation in the gas phase, bump into a solid surface. In broad terms, collisions between molecules in the gas phase and solid surfaces are of importance in a wide range of chemical processes ranging from catalysis, to corrosion, to electronic device technology to the formation of the ozone hole in the stratosphere. One type of gas phase environment, known as a plasma , is made up of a mixture of charged (ionized) species, highly reactive free radicals, and electronically-excited energy-rich species including Rydberg atoms and molecules. The process of plasma deposition is of major importance in the electronics industry and the interaction between the gas-phase plasma and solid surfaces lies at the heart of this process. The role of Rydberg atoms and molecules in plasmas is poorly understood. In the work proposed here, we aim to understand at a fundamental level the interaction between the metastable Rydberg molecules and well-defined surfaces. We will target a beam of molecules, which have been laser excited into Rydberg states, at a well defined and characterised surface and study the processes that occur. These will include: ionization of the impacting molecules by electron transfer to the surface; dissociation of the incoming molecules via chemical bond breaking; deposition of the energy of the Rydberg electron into the surface to break bonds and initiate chemical processes of adsorbates bonded to the surface. We will investigate whether it is possible to control the propensities for these processes using applied electric fields. The orbit of the Rydberg electron can be severely distorted by such fields and this affects the subsequent chemical behaviour and may have a profound effect on its interaction with the surface.
当分子吸收深紫外辐射时,它可能会瞬时存在为rydberg状态,其中一个电子被促进到距离分子核心很长一段距离的高能轨道中。在这种状态下,分子具有外在特性,因为激发的rydberg电子很容易被外部电场或磁场扰动,并与其他分子相互作用。该提议涉及对这些新的化学和物理物质的研究,这些新的化学和物理学是当这些rydberg分子在气相中激发激发产生的,撞到固体表面时。从广义上讲,气相和固体表面之间的碰撞在从催化,腐蚀到电子设备技术到平流层中臭氧孔的形成等广泛的化学过程中至关重要。一种类型的气相环境,称为血浆,由带电(电离)物种的混合物,高反应性的自由基以及包括Rydberg原子和分子在内的电子激发的能量富含能量的物种组成。等离子体沉积的过程在电子行业中至关重要,气相等离子体和固体表面之间的相互作用是该过程的核心。 Rydberg原子和分子在等离子体中的作用知之甚少。在此处提出的工作中,我们旨在在基本水平上了解亚稳态Rydberg分子与明确定义明确的表面之间的相互作用。我们将瞄准一束分子,这些分子是在定义明确和表征的表面上激发到rydberg状态的激光,并研究发生的过程。这些将包括:通过电子转移到表面的电离分子的电离;通过化学键断裂的传入分子解离;将Rydberg电子能量沉积到表面中,以打破键并启动与表面键合的吸附物的化学过程。我们将研究是否有可能使用应用的电场来控制这些过程的倾向。 Rydberg电子的轨道可能会因此类场而严重扭曲,这会影响随后的化学行为,并可能对其与表面的相互作用产生深远的影响。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Resonant charge transfer of hydrogen Rydberg atoms incident at a metallic sphere
氢里德伯原子入射金属球的共振电荷转移
Ionization of Rydberg H2 molecules at doped silicon surfaces.
里德伯 H2 分子在掺杂硅表面的电离。
Detection of electrons in the surface ionization of H Rydberg atoms and H 2 Rydberg molecules
H 里德伯原子和 H 2 里德伯分子表面电离中电子的检测
Handshake electron transfer from hydrogen Rydberg atoms incident at a series of metallic thin films.
氢里德伯原子入射在一系列金属薄膜上的握手电子转移。
Ionization of Rydberg H atoms at band-gap metal surfaces via surface and image states
带隙金属表面的里德伯氢原子通过表面和图像状态的电离
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