Uz ūdeņradi balstīts kvantu mikroskops vizualizē nelielas izmaiņas atomos

Fiziķi no Kalifornijas universitātes Īrvinā ievietoja divus savienotus ūdeņraža atomus starp sudrabu

skenējošā tuneļa mikroskopa (STM) zondeun testa paraugu, kas sastāv no plakanas vara virsmas ar mazām vara nitrīda saliņām. Izmantojot lāzera impulsus, kas ilgst triljonās sekundes kriogēnajā temperatūrā ierīces īpaši augstā vakuumā, zinātnieki spēja ierosināt ūdeņraža molekulu un reģistrēt izmaiņas tās kvantu stāvokļos. Tas ļāva STM veidot "nekustīgus" parauga attēlus atomu mērogā.

Pētnieki atzīmē, ka ūdeņraža molekulair divu līmeņu sistēmas piemērs. Tā orientācija mainās starp divām pozīcijām: uz augšu un uz leju un nedaudz noliekta horizontāli. Izmantojot lāzera impulsu, zinātnieki piespiež sistēmu pāriet no pamata stāvokļa uz ierosināto stāvokli, kas noved pie abu stāvokļu superpozīcijas. Ciklisko svārstību ilgums ir izzūdoši mazs - tikai daži desmiti pikosekundes. Mērot šo "dekoherences laiku" un cikliskos periodus, zinātnieki varēja redzēt, kā ūdeņraža molekula mijiedarbojas ar vidi.

Avots: Kalifornijas Universitāte, Īrvina

Atstarpe starp STM galu un parauguir tikai 0,6 nm. Darba autoru saliktais mikroskops nosaka mazākās elektriskās strāvas, kas plūst šajā telpā, un iegūst spektroskopiskus rādījumus, kas apstiprina ūdeņraža molekulas un parauga elementu klātbūtni. 

"Ūdeņraža molekula ir kļuvusi par daļu no kvantamikroskopu tādā nozīmē, ka visur, kur tika skenēts mikroskops, ūdeņradis atradās starp adatu un paraugu, saka Vilsons Ho, pētījuma vadītājs. "Šī ir ārkārtīgi jutīga zonde, kas ļauj mums redzēt novirzes līdz 0,1 angstremam. Izmantojot šo izšķirtspēju, mēs redzējām, kā mainās maksas sadalījums paraugā.

Augsta detalizācija, kuras pamatā ir kvantiŪdeņraža koherence, pēc fiziķu domām, var būt ļoti noderīga zinātniskos pētījumos un katalizatoru izstrādē, kuru darbība bieži vien ir atkarīga no virsmas defektiem atsevišķu atomu mērogā.

Lasīt vairāk:

Tas ir medīts gadsimtiem ilgi: ko mēs zinām par planētu Vulkāns blakus Saulei

Astronomi ir atraduši planētu netālu no Zemes: tai ir ļoti dīvaina orbīta

Fiziķi izdomāja, kā noformēt un izdrukāt pasaulē gardāko šokolādi