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:

ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ

News image

Перспективой для дальнейшего развития производства и применения полибутилентерефталат является отсутствие в его структуре хлорсодержащих агентов и с...

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...

СИНТЕЗ ОКСИДА ПРОПИЛЕНА НА ОСНОВЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА

News image

Dow и BASF были отмечены за совместную разработку способа получения оксида пропилена из пероксида водорода. Данная технология, сокращенно именуемая ...

УТЕПЛИТЕЛЬ ДОЛЖЕН ОБЛАДАТЬ НУЛЕВОЙ ГИГРОСКОПИЧНОСТЬЮ?

News image

В России начали производить синтетические материалы с новыми свойствами, которые раньше в утеплителе даже не анализировались. Если ещё недав...

Новые продукты оргсинтеза:

ПИЩЕВЫЕ КРАСИТЕЛИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

News image

Всего в России производством пищевых красителей занимаются 5 предприятий. Это – ЭкоКолор, Гиород, Экоресурс, Тереза-Интер, Биолайн. 1. ЭКОКОЛОР Выпускают пищевые красители следующих видов: • Анна...

НОВАЯ ЛИНЕЙКА ЦЕФАЛОСПОРИНОВ «СИНТЕЗА»

News image

ОАО «Синтез» продолжает расширять линию инъекционных антибиотиков-цефалоспоринов и начинает выпуск новых препаратов: – антибиотика–цефалоспорина III поколения ЦЕФОПЕРУС® (международное название ...

НОВЫЕ ВИДЫ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

News image

На практике традиционные поверхностно-активные вещества обычно включают в себя гидрофобную цепь, прикрепленную к сравнительно компактной полярной или гидрофильной головке. Варьируя молекулярный вес ...

Авторизация



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

Великие химики:

КАРРЕР (Karrer), Пауль

News image

Швейцарский химик Пауль Каррер родился в Москве, в России, где его отец, в честь которого он был назван Паулем, работал дантистом. Когда мальчику бы...

ВИСЛИЦЕНУС (Wislicenus), Иоганн Адольф

News image

Немецкий химик Иоганн Адольф Вислиценус родился в Клейнехштедте, близ Галле, в семье известного протестантского пастора и богослова Густава-Адольфа ...

Институты химии:

Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева

News image

Учреждение Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН (ИНХС РАН) был создан в...

Институт органической химии РАН

News image

Институт органической химии РАН был образован 23 февраля 1934 г. путем объединения нескольких лабораторий ведущих отечественных научных школ академи...