Ssylka

Квантовая гармония столкновений

Исследования столкновений молекул с поверхностями демонстрируют, что за кажущимся хаосом скрываются строгие законы квантовой механики, отмечающие столетие её открытия. Результаты, опубликованные в журнале Science, подтверждают значимость квантового интерференционного эффекта и симметрии в управлении молекулярным поведением.
Квантовая гармония столкновений
Изображение носит иллюстративный характер

При взаимодействии молекул с атомами поверхности происходит обмен энергией и импульсом, причем стандартные принципы классической физики оказываются недостаточными для описания столь сложных процессов. Именно квантовые эффекты позволяют объяснить усиление или ослабление отдельных энергетических переходов.

Группа Раинера Бека из EPFL совместно с учеными из Германии и Соединенных Штатов применила лазерную технологию для контроля квантовых состояний метана (CH4). С использованием насоса-лазера молекулы переводили в конкретное вибрационно-вращательное состояние перед их направлением на поверхность.

Подготовленные молекулы метана направлялись к специально обработанной золотой поверхности Au(111), отличающейся атомарной гладкостью и химической инертностью. Ультра-высокий вакуум, в котором проводились эксперименты, исключал влияние внешних загрязнений, гарантируя чистоту наблюдаемых эффектов.

Квантовый интерференционный эффект проявляется через перекрытие различных маршрутов, по которым могут двигаться молекулы. При несовместимости симметрий квантовых состояний интерференционные пути полностью компенсируются, препятствуя переходу, тогда как совместимые состояния приводят к усилению эффектов и появлению четких переходов.

Аналогия с классическим экспериментом с двойной щелью помогает визуализировать наблюдаемые эффекты: в отличие от влияния интерференции на угловое распределение частиц, здесь она определяет вращательные и вибрационные состояния молекул, непосредственно влияя на дальнейшую динамику столкновений.

После взаимодействия квантовое состояние молекул определялось с помощью тэгирующего лазера, настроенного на конкретные энергетические уровни. Измерения проводились по изменению температуры с помощью высокочувствительного болометра, что позволило точно зафиксировать квантовые переходы после столкновения.

Наблюдаемые интерференционные картины подтверждают, что квантовая интерференция и симметрия играют решающую роль в процессах обмена энергией и импульсом между молекулами и поверхностями. Полученные данные открывают новые возможности для разработки технологий в области поверхностной химии, создания более эффективных катализаторов и оптимизации промышленных процессов.


Новое на сайте

15324Плоская вискача: как этот грызун строит подземные города и почему он рекордсмен по... 15323Как возрождается исторический театр Эпштейна? 15322Новая солнечная электростанция в Оксфордшире обеспечит энергией 11 000 домов: как удалось... 15321Древнейшие кулинарные традиции: от Бабилиона до нашего времени 15320Кто может быть жизнь? 15319Влияние сделки WWE с Netflix на WrestleMania 41 15318Методика 360 ANC от Skullcandy: звук по дешевке или удачный хит? 15317Почему взрыв новы LMCN 1968-12a является одним из самых горячих явлений в астрономии? 15316Как сэкономить на вентиляторах и очистителях воздуха Dreo в распродаже Walmart? 15315Как китайские смс-фишинговые наборы стали причиной массового мошенничества с платными... 15314«Улыбка» в небе: Венера, Сатурн и луна сформируют тройное соединение 25 апреля 15313Как создать свой собственный Netflix или Spotify с помощью Plex? 15312Насколько точны смарт-кольца и чем они превосходят фитнес-часы? 15311Небесные сладости: парашютный сброс зефира радует детей в Роял-Оук 15310