ФАКТЫ ИЗ ОБЛАСТИ НАУКИ | При взаимодействии специалистов Института квантовой оптики Макса Планка (Германия) и физиков Академии наук Китая получилось получить первые ультрахолодные супермолекулы искусственным путём. Данный тип молекул могут «жить» и функционировать лишь при сверхнизкой температуре – от 134 нанокельвинов чуть выше абсолютного нуля.
Благодарим читателей за подписку и активность в комментариях - это самая главная похвала работы ФАКТОРИКУМА
«Сверхнизкая» температура в эксперименте – это сколько?
Такая температура, как в эксперименте, (134*10 в минус девятой степени= 0,000000134 кельвинов) практически максимально приближена к самой низкой (холодной) температуре нашей Вселенной из всех возможных. Даже в космосе такая температура – редкость, чаще всего её достигают лишь в лабораториях при искусственно созданных условиях. Подобные температурные значения и названы как «абсолютный нуль» из-за того, что ниже этой температуры в природе просто не существует другого значения.
Впервые достигнуть сверхнизкой температуры получилось у финских учёных в 2000 году. Кстати, абсолютный нуль равен 1 кельвину, что равно -272,15 градусов Цельсия. Учёные со всего мира бьются над исследованиями, что бы максимально приблизится к абсолютному нулю, с течением времени и десятилетий наука находится всё ближе и ближе к этой цели. Сам раздел физики в области подобных изысканий называют «нанофизикой низких температур».
В чём суть открытия немецких и китайских физиков?
В указанных исследованиях со сверхнизкими температурами учёным удалось создать супермолекулы. Другое их название – «супрамолекулы». Вообще в супрамолекулярной (или надмолекулярной) физике учёные изучают более сложные системы, нежели просто молекулы. В фокус изучения попадают более обширные химические системы, которые образуются при помощи межмолекулярного взаимодействия, а не просто стандартных ковалентных связей. Это на порядок куда более сложные области для исследований.
Подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить интересные новинки на ФАКТОРИКУМЕ
По сути, супермолекулы – это многокомпонентные молекулы, отсюда и приставка «супер». Интерес учёных именно к таким вот, действительно сложным, молекулам заключается в том, что внутри них компоненты соединяются и взаимодействуют друг с другом по совершенно нетипичным и самопроизвольным правилам. К примеру, точно таким же образом действуют и микроструктуры в живых клетках – подобно самопроизвольной сборке, в результате чего и получаются сложные многокомпонентные соединения внутри клетки, например, по типу формирования ДНК. А ДНК, в свою очередь, это тоже макромолекула, состоящая из нескольких компонентов, каждый из которых содержит часть генетической информации. Но если ДНК – это супермолекула живого организма, то супермолекулы низких температур (о которых идёт речь в исследовании) – это неживая структура. Единственное, что объединяет эти две супермолекулы – наличие компонентов внутри них.
В указанном исследовании образовалась супрамолекула с 2-мя составляющими – натрий и калий. Электрическая связь между этими двумя компонентами сама по себе очень слабая, поэтому, чтобы их удержать вместе, исследователям пришлось снизить температуру до значений, которые в 3000 раз ниже в сравнении с теми, что были при открытии крупных (по меркам микронаночастиц) 4-атомных молекул. Полученные в ходе исследований тетраатомы сами по себе недолговечны, а срок их жизни составляет всего 8 миллисекунд. Ещё несколько десятков лет назад наличие таких связей и микрокомпонентов в молекулах было спрогнозировано физиком Джоном Боном. Предсказание реализовано современными учёными с помощью новейших технологий.
Когда тетраатомы находятся в непосредственной близости друг от друга, то начинают взаимодействовать. При этом при создании нетипичных условий, что и было сделано учёными, появляется такой феномен, как полевой резонанс. Это приводит к тому, что связь между отдельными частицами меняется. Благодаря этому, специалисты могут менять форму и габариты полученных компонентов.
Особенность супермолекулы из натрия и калия заключается в том, что они могут быть использованы при создании сверхпроводников. Это является определяющим в производстве квантовых инструментов. Именно квантовые компьютеры способны производить сложные квантовые расчеты с колоссальным количеством входных данных. К примеру, расчёты при помощи квантового компьютера займут по времени несколько минут, в то время как обычный, даже самый мощный бытовой компьютер, осуществлял бы их многие десятки лет, если не тысячи…
Вот почему новые данные в области изучения супернизких температур столь важны, ведь они помогают развивать другие, не менее важные сферы, в частности квантовую физику. Осуществление проекта позволит расширить рамки восприятия процесса создания сверхпроводников.
А что вы думаете по поводу этого? Напишите в комментариях. Команда ФАКТОРИКУМА хочет знать ваше мнение!
Читайте далее: Созданы часы из ультрачёрного материала – они поглощают свет практически на 100%
#Физика #супермолекулы #ученые #открытия
