Un microscope quantique à base d'hydrogène visualise des changements infimes dans les atomes

Des physiciens de l’Université de Californie à Irvine ont placé deux atomes d’hydrogène liés entre l’argent

une sonde de microscope à effet tunnel (STM) et un échantillon d’essai constitué d’une surface plane en cuivre avec de petits îlots de nitrure de cuivre.En utilisant des impulsions laser d’une durée de plusieurs milliardièmes de seconde à des températures cryogéniques dans l’ultravide de l’appareil, les scientifiques ont pu exciter une molécule d’hydrogène et enregistrer les changements dans ses états quantiques.Cela a permis au STM de former des images « fixes » de l’échantillon à l’échelle atomique.

Les chercheurs notent que la molécule d'hydrogèneest un exemple de système à deux niveaux. Son orientation oscille entre deux positions : haut et bas et légèrement inclinée horizontalement. À l'aide d'une impulsion laser, les scientifiques forcent le système à passer de l'état fondamental à l'état excité, ce qui conduit à une superposition des deux états. La durée des oscillations cycliques est extrêmement petite - seulement quelques dizaines de picosecondes. En mesurant ce « temps de décohérence » et des périodes cycliques, les scientifiques ont pu voir comment la molécule d'hydrogène interagit avec son environnement.

Source : Université de Californie, Irvine

L’espace entre la sonde STM et l’échantillon n’est que de 0,6 nm.Le microscope assemblé par les auteurs de l’ouvrage détecte les plus petits courants électriques circulant dans cet espace, obtientLectures spectroscopiques confirmant la présence de la molécule d’hydrogène et des éléments dans l’échantillon. 

"La molécule d'hydrogène fait désormais partie du quantummicroscope en ce sens que partout où le microscope balayait, de l'hydrogène se trouvait entre l'aiguille et l'échantillon, explique Wilson Ho, qui a dirigé l'étude. « Il s'agit d'une sonde extrêmement sensible, qui nous permet de voir des déviations jusqu'à 0,1 angström. Avec cette résolution, nous avons vu comment la distribution de charge sur l'échantillon change.

Détails élevés basés sur le quantumLa cohérence de l'hydrogène, selon les physiciens, peut être très utile dans la recherche scientifique et dans le développement de catalyseurs, dont le fonctionnement dépend souvent de défauts de surface à l'échelle des atomes individuels.

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