偶極矩
| 偶極矩 |
偶極矩（dipolemoment）是正、負電荷中心間的距離和電荷中心所帶電量的乘積，它是一個矢量，方向規定為從正電中心指向負電中心，用符號μ表示，單位為D（德拜）。
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簡介
分子由於其空間構型不同其正負電荷中心可以重合，也可以不重合，前者稱為非極性分子，後者稱為極性分子，分子的極性可用偶極矩來表示。偶極矩是物理學中的重要性質，常用來判斷分子的空間構型。可以判斷分子內原子排列的幾何形狀，化學鍵之間的角度，而且在有機化學理論上也很重要。溶液法是測量偶極矩的一種簡便易行的方法，它利用了稀溶液的電容、密度、和折射率與溶質摩爾分數的線形關係。實驗中通過測量宏觀實際量來推算出理想狀態下無窮量，測出某一溫度下溶液和純溶劑的這三個物理量，就可以得到溶質分子的偶極矩。
評價
偶極矩的SI單位是C·m(庫侖·米)。但傳統上用於度量化學鍵的偶極矩的單位是德拜，符號D。這是由於電子電荷e=1.6022×10-19C，而鍵偶極矩的電量q的數量級為10-10esu，esu是靜電單位的符號，1esu=3.335×10-10C，鍵偶極矩的長度l的數量級為10-8，兩者相乘的數量級為10-18esu·cm，因而得到化學鍵的偶極矩單位——德拜，1D=10-18esu·cm。中國科學院武漢物理與數學研究所研究員劉紅平和清華大學物理系教授尤力展開合作研究，提出了一種利用對稱性破缺動態保全原子誘導電偶極矩方向的方案。通常情況下，原子抗交叉能級間的能隙比較大，對應的非絕熱Landau-Zener隧穿時間非常短，在原子的外場操控過程中量子態依然遵循絕熱演化規律，原子的電偶極矩無法保持固定方向，不利於原子間的偶極動力學操控。如果對電場中的原子再施加一個垂直磁場，原子原有的對稱性就會被破壞掉，原子的抗交叉程度也隨之顯著地弱化，使得在較慢的外場操控時間內原子依然能從一個偶極狀態隧穿到具有同樣偶極極性的量子態，從而在相互作用調控前後保持原子的偶極極性不變。基於武漢物數所良好的交叉場實驗平台，研究團隊在實驗上觀測到了這一對稱性破缺增強的Landau-Zener隧穿效應。對稱性破缺導致描述原子的基矢空間劇增，研究團隊提出了一種局域化的動力學研究方法，很好地復現了動力學物理圖像和實驗過程。[1]