Современная химия




Лазер позволяет получить сверхохлажденные молекулы

лазер позволяет получить сверхохлажденные молекулы

С помощью лазерной техники исследователям удалось охладить молекулу-диполь практически до абсолютного нуля (около –273°C). Это достижение является важным этапом в получении ультраохлажденной материи нового типа, которая может применяться во многих областях – от химии до квантовых компьютеров.

Эдвард Шуман (Edward Shuman), Джон Барри (John Barry) и Дэвид ДеМилле (David DeMille) из Йельского Университета смогли охладить монофторид стронция (SrF) до десятых долей милликельвина. Их работа является первой демонстрацией возможности охлаждения молекулы с помощью лазера.

Физики давно пытаются получить ультраохлажденную материю. При охлаждении атомов до температуры лишь на микрокельвины выше абсолютного нуля они начинают подчиняться законам квантовой механики. Колебания атомов, связанные с их низкими энергетическими состояниями, могут использоваться в ультрачувствительных акселерометрах и квантовых часах, сами атомы при таком охлаждении могут связываться, образуя квантовый «супер-атом», известный как конденсат Бозе-Эйнштейна.

Чтобы экспериментально изучить квантово-механические основы химии исследователи из группы ДеМилле попытались охладить не атомы, а полярные молекулы. Разделение зарядов на полярных молекулах может помочь исследователям создать системы, в которых будет достаточно легко реализовываться взаимодействие между частицами, что не так просто осуществить для отдельных атомов.

Охладить молекулы сложнее, чем индивидуальные атомы. Охлаждение атомов проводят с помощью лазеров – атомы поглощают фотоны и снова испускают их, теряя при этом часть кинетической энергии. После тысяч таких соударений атомы охлаждаются до такой степени, что лишь миллиардные доли градуса отделяют их от абсолютного нуля.

Однако такой подход достаточно сложно реализовать для молекул. Молекулы тяжелее атомов, и поэтому они менее чувствительны к действию излучения лазера. Также, в отличие от атомов, энергия, принимающаяся молекулами в результате воздействия лазерного луча, может переходить в колебательную и вращательную энергию молекулы. И большая масса, и возможность «запасания энергии в химических связях» в разы осложняет охлаждение молекул по сравнению с охлаждением атомов.

Ранее ультраохлажденные молекулы получали, охлаждая отдельные атомы и затем, получая из них молекулы, однако ДеМилле захотел охладить сразу молекулу, для чего исследователям из его группы пришлось пойти на ряд ухищрений. В первую очередь, исследователи выбрали частицу SrF, в которой в соответствии с расчетами, колебания связи Sr–F были маловероятны, что, по мнению ученых должно было упростить процесс охлаждения. Также они подобрали такую частоту излучения лазера, поглощение которого не должно было вызывать вращение молекул. Помимо прочего, исследователи использовали новый источник частиц SrF, лучше справлявшийся с их предварительным охлаждением, чем ранее. ДеМилле отмечает, что предложенные исследователями решения позволили охладить SrF до 300 микрокельвинов.

Специалист по химии ультраохлажденных систем Юн Е (Jun Ye) отмечает, что хотя полученные группой ДеМилле температуры нельзя назвать экстремально низкими, демонстрация принципиальной возможности охлаждения молекул в целом представляет собой исключительный результат. Он надеется, что разработанные исследователями из Йеля подходы позволят перевести в ультраохлажденное состояние и другие молекулы.

ДеМилле полагает, что ультраохлажденные молекулы в перспективе могут найти применение в создании квантовых компьютеров. Он подчеркивает, что их электромагнитные характеристики позволяют частицам взаимодействовать друг с другом, что сделает их полезными объектами для выполнения квантовых расчетов, которые, в свою очередь, смогут справиться с расчетными задачами, в настоящее время недоступными даже для суперкомпьютеров с традиционной архитектурой.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

НОВИНКИ TEIJIN ДЛЯ АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

News image

Тохо Тенакс начала поставки углеродного волокна для авиастроения в середине 80-х годов прошлого века и сейчас обеспечивает различными передовыми мат...

АМОРТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ПОЛИЭФИРНЫХ ВОЛОКОН

News image

Пенополиуретан широко используется благодаря его высоким амортизирующим свойствам, продолжительному сроку службы и хорошей формуемости. Но, с другой...

НОВЫЙ КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ППУ-ТРУБ

News image

На основе Смесей полиольных компонентов марки Т Денарол, выпущенных Группой компаний «Союзснаб» (ПО «Зеленые Линии») в комплекте с полиизоцианатным ...

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

News image

- В 2010 г. наблюдательный совет РОСНАНО одобрил участие Корпорации в проекте по расширению производства модификатора асфальтобетонных смесей «Унире...

Новые продукты оргсинтеза:

ЯБЛОЧНАЯ КИСЛОТА: свойства и применение

News image

D-яблочная кислота – бесцветные кристаллы, t пл. 130,8 °С; растворимость (г в 100 г растворителя): в воде – 144 (при 26 °С), 411 (при 79 °С), в этаноле – 35,9 (при 20 °С), в диэтиловом эфире – 0,6 (...

ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ: перспективы и инновации

News image

В июле 2008 года по инициативе энергетиков администрация Кемеровской области обязала угольные компании Кузбасса сменить приоритеты. Первоочередными стали отгрузки топлива на ТЭЦ, а об исполнении экс...

ПРИМЕНЕНИЕ ЖИРНЫХ СПИРТОВ В МОЮЩИХ СРЕДСТВАХ

News image

Дерево высших жирных спиртов исключительно мощное и ветвистое . Объясняется это тем, что в их молекулах содержится легко уязвимая гидроксильная группа, которая либо вся целиком, либо атом водо...

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Новости неорганической химии - Лазер позволяет получить сверхохлажденные молекулы

Великие химики:

КАРНО (Carnot), Никола Леонар Сади

News image

Французский физик и военный инженер Никола Леонар Сади Карно, один из основателей термодинамики, родился в Париже в семье видного государственного д...

ГЕСС (Hess), Герман Иванович

News image

Русский химик Герман Иванович (Герман Генрих) Гесс родился в Женеве в семье художника, который вскоре переехал в Россию. В 15-летнем возрасте Геcc у...

Институты химии:

Центр фотохимии РАН

News image

Учреждение Российской академии наук Центр фотохимии РАН работает в формирующейся области науки на границе между физикой и химией - фотоника супрамол...

Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН

News image

Распоряжением Академии Наук СССР от 09.04.1968 г. на основании Постановления СМ СССР от 21