强电场迫使氨分子停止熄灭

麻省理工学院和首尔大学的科学家研究了在每米高达2亿伏特的强电场中，氩气分子在氩气基质中的行为。事实证明，在每米4700万伏特以上的电场中，没有观察到允许分子偏转的振动能级之间的过渡，因此外场如何引导分子并使稳定的偏转状态不稳定。

氨分子是三脚架，其顶部是氮Atom。就像风中的雨伞一样，它可以熄灭，而在这种情况下，氮Atom在平面的另一侧，即氢Atom。分隔这两个相同固定状态的能垒非常高（大约两千个反向厘米），但是即使能量不足，仍会观察到波动，因为分子能够穿过该势垒并进入倒立状态。

要研究不稳定的颗粒或单个分子，使用基质分离方法很方便。在非常低的温度（开尔文单位）下，所研究的粒子通过惰性气体Atom彼此隔离，并且不会相互作用。这种基质中的氨的行为类似于气相中的行为，可以自由旋转，但实际上仅填充较低的旋转水平。

首尔大学的Youngwook Park及其同事检查了在强电场中是否会发生氨转化。为此，他们在温度为十开尔文的条件下，将氩气中所研究的气体混合物的薄膜放置在两电极之间，并在两极之间用纯氩气层进行保护，薄膜的两面均受到高达200的恒定电场的作用。每米100万伏特，并在红外区域记录了吸收和反射光谱，在那里可以识别振荡跃迁。

Youngwook Park /美国国家科学院院刊，2019

在低温下，只能观察到一条相当强烈的所需跃迁谱线。在频谱上每米超过1300万伏特的电场中，出现了另一个峰值，并且随着电压的进一步升高，两个峰值变得越来越近，每米4700万伏特的电压合并成一个更大的峰值。随着电压上涨，转移到高能量区域。通过降低张力，研究人员观察了反向过程。

强电场的作用将氩气基质中的分子引导穿过整个电场，从而产生了恒定的分子电偶极矩。电场与偶极子相互作用，使一种状态稳定，使另一种状态不稳定，从而反转。势能的表面变得越来越不对称，并且在高场值下，分子无法改变构象。

Youngwook Park /美国国家科学院院刊，2019

研究人员称，这项新研究将使人们更加了解电场对更复杂分子中类似构象转变的影响，并且所产生的氨光谱对于证明需要在实验中考虑这种影响的科学家将是有用的。