Команда физиков из Гарвардского университета впервые продемонстрировала, что молекулу можно «собрать» из двух конкретных, заранее выбранных атомов. Для этого они применили лазерные оптические микропинцеты — технологию, позволяющую удерживать и перемещать отдельные частицы при помощи сфокусированных световых лучей. О результатах исследования сообщается в журнале Science.
В эксперименте один оптический пинцет использовали для захвата атома натрия, второй — для атома цезия. Оба атома охладили до экстремально низкой температуры, всего на менее чем одну десятитысячную градуса выше абсолютного нуля. Такое охлаждение почти полностью устраняет хаотическое тепловое движение и позволяет точнее управлять взаимодействием частиц.
После этого учёные медленно подвели лучи пинцетов друг к другу, добившись их перекрытия. В этой зоне атомы натрия и цезия получили возможность столкнуться. Чтобы обеспечить образование химической связи, был использован третий лазер: его световой импульс придал системе нужную энергию, и в результате образовалась молекула цезий–натрий.
Исследователи отмечают, что такая техника позволяет изучать химию на уровне единичных молекул. Это важно для понимания того, как именно протекают столкновения атомов и как ведут себя отдельные молекулы, когда они не взаимодействуют с большим числом соседей.
По словам авторов, оптические пинцеты можно применять и для создания молекул с заданными квантовыми характеристиками. В перспективе такие структуры могут использоваться для хранения и обработки квантовой информации: отдельные молекулы рассматриваются как носители кубитов в будущих квантовых вычислительных системах. Управляемая сборка молекул «по атомам» даёт возможность целенаправленно формировать их квантовые состояния и исследовать их поведение.
Читайте также: