作者:Thomas Juffmann 来源:《自然—纳米技术》 发布时间:2012-3-28 10:16:17
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科学家拍摄量子电影展现复杂分子物质波
 
据美国物理学家组织网3月26日(北京时间)报道,最近,一个由奥地利维也纳大学、以色列特拉维夫大学等机构研究人员组成的国际小组,成功地为一种染料分子拍摄了一段量子电影,揭示了分子物质波相干图案逐渐增强的形成过程,将物质的波动性和粒子性、随机性和决定性、定域性和非定域性形象化地展现出来。相关论文发表在3月25日的《自然—纳米技术》上。
 
按照量子物理学理论,复杂粒子也具有波动性。物理学家理查德·费曼曾提出,物质波也会带来相干效应。人们已经能观察到一些电子、中子、原子和分子的物质波相干。
 
新实验中结合了最先进的分子裁切和纳米成像技术,瑞士巴塞尔大学提供了特制的染料分子,是一种高荧光染料酞菁(phthalocyanine)及其衍生物分子,原子量分别为514(AMU)和1298(AMU)。以色列特拉维夫纳米技术小组用聚焦离子束将氮化硅切成仅10纳米的薄膜(约50层氮化硅)作为分子栅。
 
他们利用激光控制微蒸发源,按照所需的密度和相干性产生了一束染料分子,并让染料分子穿过氮化硅分子栅,以减小分子间范德华力的影响,当分子随机打在探测屏幕上,便可实时拍摄下每个分子的量子相干图案逐渐加强的过程。实验中所用的广域荧光显微镜空间分辨率达到10纳米,能显示出每个分子的位置和确定的整体相干图案。
 
研究人员指出,他们的实验中结合了显微技术,可用于分子束的产生、衍射和探测,有助于将量子干涉实验拓展到更多更复杂的分子、甚至原子干涉仪。对物理教学而言,该实验也具有重要意义,它以肉眼可见的方式,形象地揭示了单个粒子复杂的量子衍射图,让人们实时地看到这些图案在屏幕上出现,并持续几个小时。在实际应用方面,有助于深入了解固体表面分子性质,为将来研究原子薄膜衍射提供了一种新方法。(来源 科技日报 常丽君)
 
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