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偶极矩

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偶极矩（dipolemoment）是正、负电荷中心间的距离和电荷中心所带电量的乘积，它是一个矢量，方向规定为从正电中心指向负电中心，用符号μ表示，单位为D（德拜）。

简介

分子由于其空间构型不同其正负电荷中心可以重合，也可以不重合，前者称为非极性分子，后者称为极性分子，分子的极性可用偶极矩来表示。偶极矩是物理学中的重要性质，常用来判断分子的空间构型。可以判断分子内原子排列的几何形状，化学键之间的角度，而且在有机化学理论上也很重要。溶液法是测量偶极矩的一种简便易行的方法，它利用了稀溶液的电容、密度、和折射率与溶质摩尔分数的线形关系。实验中通过测量宏观实际量来推算出理想状态下无穷量，测出某一温度下溶液和纯溶剂的这三个物理量，就可以得到溶质分子的偶极矩。

评价

偶极矩的SI单位是C·m(库仑·米)。但传统上用于度量化学键的偶极矩的单位是德拜，符号D。这是由于电子电荷e=1.6022×10-19C，而键偶极矩的电量q的数量级为10-10esu，esu是静电单位的符号，1esu=3.335×10-10C，键偶极矩的长度l的数量级为10-8，两者相乘的数量级为10-18esu·cm，因而得到化学键的偶极矩单位——德拜，1D=10-18esu·cm。中国科学院武汉物理与数学研究所研究员刘红平和清华大学物理系教授尤力展开合作研究，提出了一种利用对称性破缺动态保全原子诱导电偶极矩方向的方案。通常情况下，原子抗交叉能级间的能隙比较大，对应的非绝热Landau-Zener隧穿时间非常短，在原子的外场操控过程中量子态依然遵循绝热演化规律，原子的电偶极矩无法保持固定方向，不利于原子间的偶极动力学操控。如果对电场中的原子再施加一个垂直磁场，原子原有的对称性就会被破坏掉，原子的抗交叉程度也随之显著地弱化，使得在较慢的外场操控时间内原子依然能从一个偶极状态隧穿到具有同样偶极极性的量子态，从而在相互作用调控前后保持原子的偶极极性不变。基于武汉物数所良好的交叉场实验平台，研究团队在实验上观测到了这一对称性破缺增强的Landau-Zener隧穿效应。对称性破缺导致描述原子的基矢空间剧增，研究团队提出了一种局域化的动力学研究方法，很好地复现了动力学物理图像和实验过程。