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科學家拍攝量子電影展(zhǎn)現複雜分子物質波

發布時間:2012-03-29 作者: 來源: 瀏覽:289337

      據美國物理學(xué)家(jiā)組織網3月26日(北京時間)報(bào)道(dào),最近,一(yī)個由奧地利維也納大學、以色列特拉維(wéi)夫大學等機構研究人員組成的國際小組,成功(gōng)地為一種染(rǎn)料分子拍攝了一段量子電影,揭示了(le)分子物(wù)質波相幹圖案逐漸增(zēng)強的形成過程,將物質的波動性和粒子性、隨機性和決定性、定(dìng)域性和非定域性形象化地展現出來。相關論文發表在3月25日的《自然?納米技術》上。

      按(àn)照量子物理學理論,複雜粒子也具有波動性。物理(lǐ)學家理查德?費(fèi)曼曾提出,物質波也會帶來(lái)相幹(gàn)效應。人們已經(jīng)能觀察到一些電子、中子、原子和分子的物質波相幹。

      新實驗中結(jié)合了最先進的分子裁切和納(nà)米成像技術,瑞士巴塞爾大學提供了特製的染料(liào)分子(zǐ),是一種高熒光(guāng)染料酞菁(phthalocyanine)及其衍生物分子,原子量(liàng)分別為514(AMU)和1298(AMU)。以色列特拉維夫納米技術(shù)小組用(yòng)聚焦離子束將氮化矽(guī)切(qiē)成僅10納米的薄膜(mó)(約50層氮化矽)作為分子柵。

      他們利用激(jī)光控製微蒸發源,按照(zhào)所需的密度和相幹性產生了一束染料分子,並讓染料分子穿過氮化矽(guī)分(fèn)子柵,以減小分子間範德華力的影響,當分子隨機打在探測屏(píng)幕上,便可(kě)實時拍攝(shè)下每個分(fèn)子的量子相幹圖案逐漸加強的過程。實驗中所用(yòng)的廣域熒光顯微鏡空間分辨(biàn)率達到10納(nà)米,能顯示出每(měi)個分子的位(wèi)置和確定的整體相幹圖案。

      研究人(rén)員指出,他們的實驗中(zhōng)結合了顯微技術(shù),可用於分子束的產(chǎn)生、衍射和探測,有助於將量子(zǐ)幹涉實(shí)驗拓(tuò)展到更多更複雜的分子、甚至原子幹涉儀。對物理教學而言,該實驗也具有重要意義,它以肉眼可(kě)見的方式,形象地揭示了(le)單個粒子複雜(zá)的量(liàng)子衍射圖,讓人們實時地看到這些圖案(àn)在屏幕上出現,並(bìng)持續幾個(gè)小時。在實際應用方(fāng)麵,有助於深入了解固體表麵(miàn)分子性(xìng)質(zhì),為將來研究原子薄膜衍射提供了一種新方法。

     總編輯圈點:

      如果您(nín)和我一樣,看完第一段就暈了,不用泄氣,大多數(shù)人感受類(lèi)似。對於量子論,您可(kě)以八卦下愛因斯坦與玻爾那場偉大爭辯,也可以打探(tàn)下(xià)它和經(jīng)典力學的世紀纏綿,但實在不用知道酞菁分子和氮化矽怎麽就拍下了量子相幹圖。不過,我雖敢打賭這和絕大多數(shù)人沒啥直接關係,卻不敢小覷其(qí)意(yì)義??照論文中的說法,其無疑是在直(zhí)觀(guān)的展現量子學傳奇,如波粒二象性,以及探(tàn)討經典物理的邊界。而我隻希(xī)望(wàng),我現在的困惑(huò)抵(dǐ)得(dé)上80年前愛因斯坦所經曆過的萬分之一。

 

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