A hidrogén alapú kvantummikroszkóp az atomok apró változásait mutatja be

Az irvine-i Kaliforniai Egyetem fizikusai két kötött hidrogénatomot helyeztek egy ezüst közé

pásztázó alagútmikroszkóp (STM) szondájaés a vizsgálati mintát, amely lapos rézfelületből áll, kis réz-nitrid-szigetekkel. Az eszköz ultramagas vákuumjában, kriogén hőmérsékleten másodpercek trilliomod részét tartó lézerimpulzusok segítségével a tudósok gerjeszteni tudtak egy hidrogénmolekulát, és rögzíteni tudtak annak kvantumállapotaiban bekövetkezett változásokat. Ez lehetővé tette az STM számára, hogy „álló” képeket alkosson a mintáról atomi léptékben.

A kutatók megjegyzik, hogy a hidrogénmolekulaegy példa a kétszintű rendszerre. Tájolása két pozíció között változik: felfelé és lefelé, valamint enyhén vízszintesen megdöntve. Lézerimpulzus segítségével a tudósok arra kényszerítik a rendszert, hogy az alapállapotból a gerjesztett állapotba váltson, ami a két állapot szuperpozíciójához vezet. A ciklikus rezgések időtartama eltűnően kicsi - mindössze néhány tíz pikoszekundum. Ennek a "dekoherencia-időnek" és a ciklikus periódusoknak a mérésével a tudósok láthatták, hogyan lép kölcsönhatásba a hidrogénmolekula a környezetével.

Forrás: Kaliforniai Egyetem, Irvine

Hely az STM csúcs és a minta közöttcsak 0,6 nm. A munka szerzői által összeállított mikroszkóp érzékeli az ebben a térben folyó legkisebb elektromos áramokat, és spektroszkópiai leolvasásokat kap, amelyek megerősítik a hidrogénmolekula és a minta elemeinek jelenlétét. 

„A hidrogénmolekula a kvantum részévé váltmikroszkóp abban az értelemben, hogy bárhol is pásztázott a mikroszkóp, a hidrogén a tű és a minta között volt – mondja Wilson Ho, a tanulmány vezetője. „Ez egy rendkívül érzékeny szonda, amely lehetővé teszi számunkra, hogy 0,1 angströmig terjedő eltéréseket lássunk. Ezzel a felbontással láttuk, hogyan változik a töltéseloszlás a mintán.”

Nagy részletesség a kvantum alapjánA hidrogén koherenciája a fizikusok szerint nagyon hasznos lehet a tudományos kutatásban és a katalizátorok fejlesztésében, amelyek működése gyakran az egyes atomok léptékű felületi hibáitól függ.

Olvass tovább:

Évszázadok óta vadásznak rá: mit tudunk a Nap melletti Vulkán bolygóról

A csillagászok egy bolygót találtak a Föld közelében: nagyon furcsa pályája van

A fizikusok rájöttek, hogyan kell megtervezni és nyomtatni a világ legfinomabb csokoládéját