Ang mga Siyentista ay Nagdadala ng mga Molekyul sa isang solong Estado ng Quantum – Maaaring Buksan ang Mga Bagong Patlang sa Quantum Chemistry

Matagumpay na naipon ang imahe ng mga molekula sa isang condensate ng Bose-Einstein. Kredito: Chin Lab

Ang pagdidiskubre ay maaaring magbukas ng mga bagong lugar sa dami ng kimika at teknolohiya.

Ang mga mananaliksik ay may magagaling na ideya tungkol sa potensyal ng teknolohiya ng kabuuan, mula sa mga hindi kompromiso na network hanggang sa mga sensor ng lindol. Ngunit ang lahat ng ito ay nakasalalay sa isang mahusay na kasanayan sa teknolohikal: ang kakayahang bumuo at makontrol ang mga system ng mga particle ng kabuuan na kabilang sa pinakamaliit na mga bagay sa sansinukob.

Ang layuning ito ay isang hakbang na mas malapit sa paglabas ng isang bagong pamamaraan. Unibersidad ng Chicago Siyentista. Inilabas ngayon (Abril 28, 2021) KalikasanIpinapakita ng artikulong ito ang isa sa pinakamahalagang layunin ng physum ng kabuuan, kung paano gumawa ng maraming mga molekula sa isang solong kabuuan nang sabay.

“Ang mga tao ay sinusubukan na gawin ito sa mga dekada, kaya’t tuwang-tuwa kami,” sabi ng nakatatandang may-akdang si Cheng Chin, isang propesor ng pisika sa UChicago, na nagsabing nais niyang makamit ang layuning ito mula nang siya ay nagtapos na mag-aaral noong dekada 1990. Inaasahan kong mabuksan nito ang mga bagong larangan sa multi-body quantum chemistry. Mayroong katibayan na maraming mga tuklas na naghihintay doon. “

Ang isa sa mga pangunahing estado ng bagay ay tinatawag na condensate ng Bose-Einstein: Ang isang pangkat ng mga particle ay halos ganap na zero Kung nagbabahagi ka ng isang estado ng kabuuan, ang buong pangkat ay nagsisimulang kumilos na parang ito ay isang bagay. atomo. Ito ay katulad ng pagkumbinsi sa isang buong pangkat na maglakad nang buong hakbang habang naglalaro ng tune – mahirap makamit, ngunit kapag nangyari ito, maaaring magbukas ang isang bagong mundo ng mga posibilidad.

Ginagawa ito ng mga siyentista sa mga atom nang maraming dekada, ngunit ang talagang nais nilang gawin ay magawa ito sa mga molekula. Ang nasabing isang tagumpay ay maaaring maglatag ng pundasyon para sa maraming mga teknolohiya ng kabuuan.

Ngunit dahil ang mga Molekyul ay mas malaki kaysa sa mga atomo at marami pang gumagalaw na mga bahagi, karamihan sa mga pagtatangkang kontrolin ang mga ito ay naging gulo. “Ang mga atom ay simpleng spherical na mga bagay, samantalang ang mga molekula ay maaaring mag-vibrate, paikutin, magdala ng maliliit na magnet,” sabi ni Chin. “Dahil ang mga molekula ay maaaring gumawa ng maraming iba’t ibang mga bagay, ginagawang mas kapaki-pakinabang ang mga ito at sa parehong oras ay mas mahirap kontrolin.”

Ang pangkat ni Chin ay nais na samantalahin ang maraming mga bagong kakayahan na ipinakilala kamakailan sa lab. Noong nakaraang taon, nagsimula silang mag-eksperimento sa pamamagitan ng pagdaragdag ng dalawang kundisyon.

Ang una ay palamig pa ang buong system – hanggang sa 10 nanokelvin, na isang split hair sa itaas ng absolute zero. Pagkatapos ay inilagay nila ang mga molekula sa isang pag-scan ng lukab upang ayusin ang mga ito nang patag. “Kadalasan, ang mga molekula ay magiging mas hindi matatag kung nais mo at payagan ang paglipat sa lahat ng direksyon,” sabi ni Chin. “Pinakulong namin ang mga molekula na nasa isang 2-dimensional na ibabaw at maaari lamang lumipat sa dalawang direksyon.”

Ang resulta ay isang serye ng halos magkaparehong mga molekula na may linya na may eksaktong parehong oryentasyon, ang parehong frequency ng panginginig ng boses, sa parehong estado ng kabuuan.

Inilarawan ng mga siyentista ang konsentrasyong molekular na ito bilang isang buo na sheet ng isang bagong papel para sa pagguhit para sa engineering sa kabuuan. “Ito ang ganap na perpektong panimulang punto,” sabi ni Chin. Halimbawa, kung nais mong lumikha ng mga system ng kabuuan upang humawak ng impormasyon, kailangan mo ng isang malinis na sheet upang mai-overlap ang impormasyong ito bago i-format at iimbak ito. “

Sa ngayon, nakapag-link sila ng libu-libong mga molekula nang magkasama sa gayong kalagayan, at sinisimulan nilang tuklasin ang potensyal nito.

“Bilang tradisyunal na paraan ng pag-iisip tungkol sa kimika, naiisip mo ang ilang mga atomo at mga molekula na nagbabanggaan at bumubuo ng isang bagong molekula,” sabi ni Chin. Ngunit sa dami ng rehimen, ang lahat ng mga molekula ay magkakasamang gumagalaw sa sama-samang pag-uugali. Nagbubukas ito ng isang bagong bagong paraan ng pagtuklas kung paano maaaring magkasama ang mga molekula upang maging isang bagong uri ng Molekyul.

“Mula nang mag-aaral ako, ito ang naging hangarin ko,” dagdag niya, “kaya’t masaya kami sa resulta na ito.”

Sanggunian: “Transition from atomic Bose-Einstein condensate to molekular Bose-Einstein condensate” ni Zhang, Chen, Yao at Chin, Abril 28, 2021, Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03443-0

Ang unang may-akda ng pag-aaral ay ang nagtapos na mag-aaral na si Zhendong Zhang; Ang dalawa pang may-akda ay si Liangchao Chen (dating bumibisita sa iskolar sa UChicago) mula sa Shanxi University at nagtapos na mag-aaral na si Kaixuan Yao.

Pagpopondo: National Science Foundation, Army Research Office, University of Chicago Materials Research Science at Engineering Center.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.