Az egyes többatomos molekulák először kerültek csapdába optikai csipeszek tömbjébe. Az egyesült államokbeli kutatók képesek voltak szabályozni a háromatomos molekulák egyes kvantumállapotait, és a technikát a standard modellen túlmutató kvantumszámítási és fizikakutatásokban is alkalmazni tudták.
A molekulák abszolút nullához közeli hőmérsékletre történő lehűtése izgalmas határterület az ultrahideg fizikában, mert betekintést nyújt a kémiai folyamatok kvantummechanika általi irányítására. A fizikusok évtizedek óta ultrahideg hőmérsékletre hűtik az atomokat. A molekulák hűtése azonban sokkal nagyobb kihívást jelent, mert sokkal több szabadsági fokozatban (forgás és rezgés) képesek megtartani az energiát – és egy molekula lehűtéséhez mindezekből az energiát kell eltávolítani. Jelentős sikereket értek el a kétatomos molekulákkal, de a szabadsági fokok száma meredeken növekszik minden további atommal, így a nagyobb molekulákkal való előrehaladás korlátozottabb.
Most, john doyle, Nathaniel Vilas és munkatársai a Harvard Egyetemen az egyes háromatomos molekulákat kvantum-alapállapotukba hűtötték. Mindegyik molekula egy kalcium-, egy oxigén- és egy hidrogénatomot tartalmaz.
Lineáris geometria
„A legfontosabb dolog, amit szeretünk ebben a molekulában, hogy alapállapotban lineáris geometriája van – magyarázza Vilas –, de van egy alacsonyan fekvő gerjesztett állapota, hajlított geometriájú… és ez további forgást ad. a szabadság foka."
2022-ben egy csapat, köztük Vilas és Doyle lézerrel 110 μK-ra hűtötték le ezeknek a molekuláknak a felhőjét magneto-optikai csapdában. A kettőnél több atomot tartalmazó egyedi molekulákat azonban még soha senki nem hűtötte le kvantumállapotukba.
Az új munkában Vilas és munkatársai mágneses-optikai csapdából töltötték be molekuláikat hat szomszédos optikai csipeszcsapdából álló tömbbe. Lézerimpulzust használtak, hogy egyes molekulákat gerjesztett állapotba hozzanak: „Mivel ez a gerjesztett molekula, sokkal nagyobb keresztmetszete van a molekuláknak, hogy kölcsönhatásba léphessenek” – mondja Vilas. „Tehát van némi dipól-dipól kölcsönhatás a talaj között. állapot és izgatott állapot, ami rugalmatlan ütközésekhez vezet, és elvesznek a csapdából.” Ezzel a módszerrel a kutatók csaknem az összes csipeszcsapdában lévő molekulák számát egyre csökkentették.
Mielőtt folytathatták volna a molekulák képalkotását, a kutatóknak el kellett dönteniük, hogy milyen hullámhosszú fényt használjanak az optikai csipeszhez. A központi követelmény az, hogy a csipesz ne okozzon nem kívánt gerjesztést sötét állapotba. Ezek a molekula kvantumállapotai, amelyek a szondalézer számára láthatatlanok. A molekula energiaszerkezete annyira összetett, hogy a magasan fekvő állapotok közül sok nincs a molekula mozgásához hozzárendelve, de a kutatók tapasztalati úton azt találták, hogy a 784.5 nm hullámhosszú fény minimális veszteséghez vezetett.
Népességhalmozódás
A kutatók ezután egy 609 nm-es lézerrel átvitelt hajtottak végre a molekula lineáris konfigurációjából, amelyben a három atom egy vonalban van, egy rezgési módba, amelyben a vonal meghajlik. A molekulákat három közel degenerált spin-alszint kombinációjában hagyták. A molekulákat ezt követően egy 623 nm-es lézerrel pumpálva olyan állapotba gerjesztették a molekulákat, amely vagy visszaesett az eredeti részszintek egyikére, vagy egy negyedik, alacsonyabb energiájú részszintre, amely nem nyelte el a lézert. Ismétlődő gerjesztéssel és bomlással tehát a populáció az alsó alszinten halmozódott fel.
A többatomos molekulák lézeres hűtése reflektorfénybe állítja az ultrahideg kémiát
Végül a kutatók kimutatták, hogy egy kis rádiófrekvenciás mágneses tér képes a Rabi-oszcillációt a rendszer két energiaszintje között mozgatni. Ez rendkívül fontos lehet a kvantumszámítással kapcsolatos jövőbeli kutatások szempontjából: „A geometriának nincs hatása a jelenlegi munkára… Megvan ez a hat csapda, és mindegyik teljesen függetlenül viselkedik” – mondja Vilas. "De mindegyiket felfoghatja független molekuláris qubitnek, így a célunk az lenne, hogy elkezdjünk kapukat megvalósítani ezeken a qubiteken." Akár több ortogonális szabadsági fokban is kódolható információ, olyan „quditokat” hozva létre, amelyek több információt hordoznak, mint a qubitek.
További lehetőségek közé tartozik az új fizika keresése. „A molekulák változatos szerkezete miatt kapcsolat van a szerkezet és az új fizika különböző típusai között – akár a sötét anyag, akár a nagyenergiájú részecskék a standard modellen túl, és ha ezeket a mostani szinten szabályozzuk, akkor a spektroszkópiai módszerek is megfelelővé válnak. érzékenyebb” – mondja Vilas.
"Ez egyfajta mérföldkő a területen, mert azt mondja, hogy képesek vagyunk irányítani még a kettőnél több atomból álló molekulákat is" Lawrence Cheuk a New Jersey-i Princeton Egyetemen; „Ha hozzáadunk egy harmadik atomot, egy hajlítási módot kapunk, és ez bizonyos alkalmazásokban nagyon hasznos. Tehát ugyanebben a munkában a Doyle-csoport nemcsak azt mutatta be, hogy képesek csapdába ejteni és kimutatni az egyes triatomikus elemeket, hanem azt is, hogy képesek koherens módon manipulálni a hajlítási módot ezeken a triatomokon belül. Érdekli, hogy a még nagyobb molekulák manipulálhatók-e, ami megnyitja az olyan jellemzők tanulmányozását, mint a kiralitás.
A kutatás leírása a Természet.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://physicsworld.com/a/individual-polyatomic-molecules-are-trapped-in-optical-tweezer-arrays/
- :van
- :is
- :nem
- $ UP
- 120
- 2022
- a
- Képes
- Rólunk
- Abszolút
- Felgyülemlett
- elért
- hozzá
- További
- szomszédos
- Minden termék
- majdnem
- Is
- an
- és a
- bármilyen
- alkalmazások
- VANNAK
- Sor
- AS
- kijelölt
- At
- atom
- vissza
- BE
- mert
- óta
- között
- Túl
- Bring
- de
- by
- Kalcium
- TUD
- visz
- Okoz
- központi
- bizonyos
- kihívást
- kémiai
- Kémiai folyamatok
- kémia
- felhő
- ÖSSZEFÜGGŐ
- munkatársai
- kombináció
- vállalat
- teljesen
- bonyolult
- tartalmaz
- számítástechnika
- Configuration
- tekintélyes
- ellenőrzés
- vezérelt
- Hűvös
- tudott
- létrehozása
- Kereszt
- Jelenlegi
- sötét
- Sötét anyag
- évtizedek
- dönt
- Fok
- leírt
- kimutatására
- DID
- különböző
- számos
- Nem
- hajtás
- hajtott
- minden
- bármelyik
- energia
- Még
- EVER
- Minden
- izgatott
- izgalmas
- kísérlet
- Elmagyarázza
- Jellemzők
- mező
- Találjon
- vezetéknév
- első
- A
- talált
- Negyedik
- szabadság
- ból ből
- Határ
- jövő
- Gates
- kap
- ad
- cél
- Zöld
- Földi
- Csoport
- növekszik
- kellett
- Harvard
- Harvard Egyetem
- Legyen
- tekintettel
- he
- tart
- Hogyan
- azonban
- HTTPS
- Hatalmasan
- hidrogén
- Leképezés
- végrehajtási
- fontos
- in
- tartalmaz
- Beleértve
- független
- függetlenül
- egyéni
- információ
- belső
- kölcsönhatásba
- kölcsönhatás
- bele
- láthatatlan
- kérdés
- IT
- Jersey
- jpeg
- jpg
- éppen
- csak egy
- nagyobb
- lézer
- vezetékek
- Led
- balra
- szint
- szintek
- fény
- mint
- Korlátozott
- vonal
- lineáris
- le
- elveszett
- alacsonyabb
- Mágneses mező
- Fő
- csinál
- manipulált
- mód
- sok
- Anyag
- max-width
- mechanika
- módszer
- mód
- mérföldkő
- minimális
- Mód
- modell
- molekuláris
- molekula
- több
- mozgás
- sok
- többszörös
- kell
- Természet
- Közel
- Új
- New Jersey
- nem
- Most
- szám
- of
- on
- ONE
- csak
- nyitás
- optika
- or
- eredeti
- mi
- Oxigén
- Fizika
- Fizika Világa
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- népesség
- lehetőségek
- lehetséges
- korábban
- Princeton
- szonda
- folytassa
- Folyamatok
- Haladás
- kellene támogatnia,
- biztosít
- impulzus
- szivattyúzás
- Kvantum
- kvantumszámítás
- Kvantummechanika
- qubit
- qubit
- Rabi
- Piros
- Csökkent
- eltávolítása
- megismételt
- követelmény
- megköveteli,
- kutatás
- kutatók
- azonos
- azt mondja,
- keresések
- Rész
- érzékeny
- felépítés
- kellene
- kimutatta,
- mutató
- egyetlen
- SIX
- kicsi
- So
- néhány
- Centrifugálás
- standard
- kezdet
- Állami
- Államok
- Még mindig
- struktúra
- Tanulmány
- Később
- siker
- ilyen
- rendszer
- csapat
- technika
- mint
- hogy
- A
- A vonal
- azok
- Őket
- akkor
- Ott.
- ebből adódóan
- Ezek
- ők
- dolog
- Szerintem
- Harmadik
- ezt
- három
- miniatűr
- idő
- nak nek
- átvitel
- csapdába
- csapdák
- igaz
- kettő
- típusok
- egyetemi
- us
- használ
- használt
- hasznos
- segítségével
- különféle
- nagyon
- Út..
- we
- voltak
- Mit
- vajon
- ami
- lesz
- ablak
- val vel
- Munka
- világ
- lenne
- te
- zephyrnet
- nulla