На движение молекулы могут влиять квантовые процессы

01.03.2011 Hi-tech

Не смотря на то, что до тех пор пока такое влияние установлено лишь для одной молекулы, открывшие его учёные считают, что эффект характерен и для многих вторых.

Центр молекулы пирролпиррола складывается из «плоской пентаграммы», четырёх атомов углерода и одного азота. К каждому «крепится» по одному атому водорода, так что в целом у данной пентаграммы имеется ещё и «спицы».

Несколько английских исследователей во главе с Барбарой Лехнер (Barbara Lechner) из Кавендишской лаборатории (физического факультета Кембриджского университета) попыталась выяснить энергию, нужную чтобы вынудить молекулу пиррола двигаться через бронзовую поверхность.

Наряду с этим учёные распознали большое расхождение между предсказаниями теории и взятыми экспериментально цифрами.

Рис. 1. Тут и ниже иллюстрации Marco Sacchi / Wikimedia Commons.

Нужное количество энергии для начала для того чтобы перемещения — «активационный барьер» — равняется энергии, нужной, дабы преодолеть сотрудничество между металлической поверхностью и молекулой. Для её расчёта сперва употреблялась теория функционала плотности. Электроны в ней рассматриваются с позиций квантовой механики, тогда как намного более массивные ядра атомов воспринимаются с позиций классической физики.

Но в опыте активационный барьер для пиррола был в три раза выше расчётных значений.

Дабы растолковать произошедшее, учёные применяли концепцию нулевых колебаний. В случае если в хорошей механике объект может терять энергию впредь до момента, в то время, когда его можно считать фактически неподвижным, в механике квантовой так ни при каких обстоятельствах не происходит. Неизменно остаётся некое количество энергии, которое довольно часто кроме того нельзя обнаружить устройствами, но достаточное, дабы легко двигать атомы.

Однако постоянно считалось, что для «шевеления молекулы» этого мало.

В этом случае сторонняя энергия, прилагавшаяся в опыте для преодоления «активационного барьера», наложилась на энергию нулевых колебаний и стала причиной тому, что стронуть молекулу появилось намного сложнее, чем предписывала классическая физика.

По сути, в первый раз удалось замечать таковой чисто квантовый эффект на примере довольно большой частицы наподобие молекулы.

Наряду с этим значение таковой энергии нулевых колебаний, зарегистрированных экспериментально, выяснилось предельно зависимым от места, занимаемого молекулой на поверхности металла.

Как вычисляют учёные, сходные элементы квантовой механики смогут воздействовать и на поведение вторых молекул, а не только пиррола.

На движение молекулы могут влиять квантовые процессы Рис. 2.

Познание природы распространения молекул по железной поверхности очень актуально, потому, что как раз кольцеподобные структуры на таких поверхностях на данный момент рассматриваются многими исследовательскими группами как первые кандидаты для применения в новых оптических, электронных и спинтронных устройствах. Но чтобы выяснить, какие конкретно как раз структуры и при каких условиях будут формироваться, нужно взять больше знаний о том, что за механизмы руководят таким распространением молекул. В этом смысле обнаружение большой роли чисто квантовых процессов может значительно оказать помощь в создании таких устройств.

Отчёт об изучении размещён в издании Angewandte Chemie.

Случайные записи:

Урок 106. Реактивное движение


Похожие статьи, которые вам понравятся: