Mokslininkai panaudoja molekules į vieną kvantinę būseną, galinčią atverti naujas kvantinės chemijos sritis.

Molekulių vaizdai sujungiami, kad susidarytų „Bose-Einstein“ sėkmingai. Kreditai: „Chin Lab“.

Šis atradimas gali atverti naujas kvantinės chemijos ir technologijos sritis.

Tyrėjai turi didelių idėjų apie kvantinės technologijos potencialą, pradedant neaptinkamais tinklais ir baigiant seisminiais jutikliais. Bet tai remiasi svarbiais technologiniais pasiekimais: gebėjimu sukurti ir valdyti kvantinių dalelių sistemas, vienas iš mažiausių visatos objektų.

Dabar tikslas yra dar vienu žingsniu arčiau, išleidus naują metodą Čikagos universitetas Mokslininkas. Paskelbta šiandien (2021 m. Balandžio 28 d.) gamtaŠis straipsnis parodo, kaip kelias molekules sujungti į vieną kvantinę būseną, kuris yra vienas iš svarbiausių kvantinės fizikos tikslų.

„Žmonės tai bandė padaryti dešimtmečius, todėl mes tikrai džiaugiamės“, – sakė vyresnysis autorius Chengas Shinas, fizikos profesorius iš Uchikago, sakydamas, kad norėjo tai pasiekti nuo 1990 m. tai gali atverti naują lauką daugelio kūnų kvantinėje chemijoje. Yra įrodymų, kad ten slypi daugybė atradimų “.

Viena pagrindinių materijos būsenų yra Bose-Einšteino kondensatas: kai dalelių grupė atvės beveik iki absoliutus nulis Dalinkitės kvantine būsena, visa grupė pradeda elgtis taip, lyg būtų viena būsena. atomasTai tarsi įtikinti visą grupę žengti žingsnis po žingsnio grojant dainą – sunku pasiekti. Bet kaip tai daroma, atsiveria naujas galimybių pasaulis.

Mokslininkams tai pavyko padaryti su atomais dešimtmečius. Bet tai, ką jie iš tikrųjų nori padaryti, yra galimybė tai padaryti su molekulėmis. Tokie laimėjimai galėtų būti daugelio kvantinių technologijų formų pagrindas.

Bet kadangi molekulės yra didesnės už atomus ir jose yra daug daugiau judančių dalių, dauguma bandymų jas valdyti suyra chaose. “Kadangi molekulės gali daug ką padaryti, jos daro jas naudingesnes ir tuo pačiu sunkiau valdomas”.

Chino grupė norėjo pasinaudoti kai kuriomis naujomis galimybėmis neseniai pradėtose laboratorijose. Pernai jie pradėjo eksperimentuoti pridėdami dvi sąlygas.

Pirmasis tikslas yra atšaldyti visą sistemą iki 10 nanokelvinų. Tada jie supakuoja molekules į duomenų rinkimo zoną, kad būtų imobilizuoti. “Paprastai molekulės nori judėti visomis kryptimis, o jei leidžiate joms būti daug mažiau stabilios”, – sakė Chinas. Norėdami likti ant 2D paviršiaus ir judėti tik dvi kryptys “

Rezultatas yra vienodas molekulių rinkinys – išdėstytas ta pačia orientacija, tuo pačiu vibracijos dažniu toje pačioje kvantinėje būsenoje.

Mokslininkai paaiškina, kad šis molekulinis kondensatas yra tarsi naujas piešimo popierius, skirtas kvantinei inžinerijai. “Tai puikus atspirties taškas”, – sakė Chinas. Nuvalykite skalūną, prieš jį formatuodami ir laikydami.

Iki šiol jie sugebėjo susieti kelis tūkstančius molekulių toje būsenoje ir pradėjo tyrinėti jų potencialą.

“Tradiciškai mąstant apie chemiją, jūs galvojate apie kelis atomus ir molekules, kurie susiduria ir sukuria naujas molekules”, – sakė Shinas. “Tačiau kvantiniame režime visos molekulės veikia kartu sinergiškai. Tai atveria naują būdą ištirti, kaip visos molekulės gali reaguoti kartu ir sudaryti naujas molekules.

„Tai buvo mano tikslas nuo pat studentavimo, – pridūrė jis, – todėl esame labai patenkinti rezultatais“.

Nuoroda: „Atominis Bose-Einšteino kondensatas molekuliniam Bose-Einšteino kondensato perėjimui“, autorius Zhang, Chen, Yao ir Chin, 2021 m. Balandžio 28 d., Galima rasti čia. gamta.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03443-0

Pirmasis tyrimo autorius buvo magistrantas Zhendongas Zhangas; Du kiti autoriai yra Liangchao Chenas iš Shanxi universiteto (anksčiau viešėjęs UChicago mokslininkas) ir magistrantas Kaixuanas Yao.

Finansavimas: Nacionalinis mokslo fondas, Armijos tyrimų agentūra, Medžiagų tyrimų mokslo ir inžinerijos centras, Čikagos universitetas

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Naujas algoritmas skrenda greičiau nei bepiločiai orlaiviai nei pasaulinės klasės žmonių rasės pilotai

Dronas, skrendantis per Dūmus, kad įsivaizduotų kompleksinius aerodinaminius efektus. Paskola Robotikos խումբ suvokimo grupė, Juricho universitetas Norėdami būti naudingi, bepiločiai orlaiviai turi būti...

Newsletter

Subscribe to stay updated.