מיקרוסקופ קוונטי מבוסס מימן מדמיין שינויים זעירים באטומים

פיזיקאים מאוניברסיטת קליפורניה, אירווין הציבו שני אטומי מימן קשורים בין כסף

בדיקה של מיקרוסקופ מנהור סורק (STM)ודגימת הבדיקה, המורכבת ממשטח נחושת שטוח עם איים קטנים של ניטריד נחושת. באמצעות פעימות לייזר שנמשכו טריליון שניות בטמפרטורות קריוגניות בוואקום האולטרה-גבוה של המכשיר, הצליחו מדענים לעורר מולקולת מימן ולתעד שינויים במצבי הקוונטים שלה. זה אפשר ל-STM ליצור תמונות "דוממות" של המדגם בקנה מידה אטומי.

החוקרים מציינים שמולקולת המימןהוא דוגמה למערכת דו-שכבתית. הכיוון שלו עובר בין שני מצבים: למעלה ולמטה ומוטה מעט אופקית. באמצעות דופק לייזר, מדענים מאלצים את המערכת לעבור ממצב הקרקע למצב הנרגש, מה שמוביל לסופרפוזיציה של שני המצבים. משך התנודות המחזוריות קטן באופן הולך ונעלם - רק כמה עשרות פיקושניות. על ידי מדידת "זמן דה-קוהרנטיות" זה ותקופות מחזוריות, המדענים הצליחו לראות כיצד מולקולת המימן מקיימת אינטראקציה עם הסביבה שלה.

מקור: אוניברסיטת קליפורניה, אירווין

רווח בין קצה STM לדוגמאהוא רק 0.6 ננומטר. המיקרוסקופ שהרכיבו מחברי העבודה מזהה את הזרמים החשמליים הקטנים ביותר הזורמים בחלל זה ומקבל קריאות ספקטרוסקופיות המאשרות נוכחות של מולקולת מימן ואלמנטים מהדגימה. 

"מולקולת המימן הפכה לחלק מהקוונטימיקרוסקופ במובן זה שבכל מקום שבו המיקרוסקופ נסרק, מימן היה בין המחט לדגימה, אומר וילסון הו, ראש המחקר. "זו בדיקה רגישה ביותר, המאפשרת לנו לראות סטיות עד ל-0.1 אנגסטרם. עם הרזולוציה הזו, ראינו כיצד התפלגות המטען במדגם משתנה."

פירוט גבוה מבוסס על קוונטיםהקוהרנטיות של מימן, לפי פיסיקאים, יכולה להיות שימושית מאוד במחקר מדעי ובפיתוח של זרזים, שתפקודם תלוי לעתים קרובות בפגמים פני השטח בקנה מידה של אטומים בודדים.

קרא עוד:

זה ניצוד במשך מאות שנים: מה אנחנו יודעים על כוכב הלכת וולקן ליד השמש

אסטרונומים מצאו כוכב לכת ליד כדור הארץ: יש לו מסלול מוזר מאוד

פיזיקאים הבינו איך לעצב ולהדפיס את השוקולד הכי טעים בעולם