由东京都立大学、理化学研究所和哥德堡大学组成的研究小组首次观察到了一种称为“逆向荧光”的发光现象,这种现象发生在外太空等真空中的孤立分子中。

当分子吸收光时,内部电子具有高能量(电子激发态)。当该电子返回到低能量状态(电子基态)时,它会以光(荧光)的形式发射额外的能量。但是,在很多情况下,被激发的电子的能量会瞬间转化(内转化)为分子的振动能量,并且该能量继续向周围物质移动而不发光。

另一方面,如果分子周围处于外太空等真空状态,则内部转换产生的振动能量无法移动到周围物质而积聚在分子中。此时,振动能量转换为电子能量(逆内转换),当能量恢复到低状态时,发出光(逆向荧光)。这种逆向荧光的存在已经被预测了30多年,但很难为分子创造一个孤立的环境,也没有发现可以证实为逆向荧光的现象。

先前的研究推测,具有六个线性键合碳原子的负离子分子会发出逆向荧光。这一次,研究小组使用一种称为“静电离子存储环”的装置将几种类型的分子负离子限制在最多6个碳原子,并用高灵敏度的光电探测器观察离子发出的发光。结果,我们成功地仅检测到具有 6 个碳原子的离子的逆向荧光。

据认为,逆向荧光发生在许多分子中,预计未来将阐明其性质的细节,并阐明分子和电子中看到的能量交换。此外,通过研究外层空间的可见光,有望发现新的星际分子。

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