Kvantteooria kirjeldab aatomite maailma väga täpselt. Sellegipoolest trotsib see meie igapäevamaailma makroskoopilist kujutlust selle intuitsioonivastaste ennustuste tõttu. Laine-osakese dualism on siin tõenäoliselt parim näide, mis tähendab, et aine võib levida ja interfereerida justkui laine. Nüüd jäädvustas rahvusvaheline uurijate meeskond üksikute molekulide interferentsi protsessi. Jäädvustused avaldati teadusajakirja Nature Nanotechnology internetiväljaandes.
„Interferentsi mustri arengu nägemine iga valgustähni kaupa, molekul molekuli järel, ning kvantmehaanika põhiprintsiibi näitlikustamine parendab meie arusaama aatommaailmast,“ selgitas professor Marcel Mayor teadusuudisteportaali ScienceDaily.com vahendusel.
Valitud kaadrid filmist, mis näitavad kvant-interferentsimustri ülesehitust üksikutest phthalocyanine molekulidest. Pilt: Viini Ülikool/ Juffmann jt/ Nature Nanotechnology 2012
Eksperiment viidi läbi koostöös kolleegidega Viinist ja Tel Avivist. Selle käigus sünteesis Mayor fluorestseeruva ftalotsüaniini (phtalocyanine) molekule, mille aatommassi väärtuseks on kuni 1298 AMÜ-d ja mis koosneb kuni 114-st aatomist. Seejärel kiirendati molekule, nad saadeti aeglase kiirena läbi optilise võre ja hoiustati sissepääsuvaakumaknal, kus neid ergastati laseriga fluorestseerima. 90-minutilise ajavahemiku jooksul jälgiti fluorestsentsmikroskoobi abil interferentsimustri ülesehitamise protsessi. Sellel seadmel oli piisav tundlikkus määramaks iga üksiku molekuli täpset asukohta aknal umbes 10 nanomeetri täpsusega.
Tulevikus võiks seda seadmestikku kasutada niinimetatud van der Waalsi potentsiaali uurimiseks nii kiires kui võres olevate molekulide vahel, mis avaldab üsna tundlikult mõju interferentsimustrile. Uurijad tahavad lisaks välja selgitada, mis suurusest alates ja mis tingimustel osakesed käituvad kvantmehaaniliselt või klassikaliselt ehk niinimetatud dekoherentsis. Antud uurimustöö tulemused võivad olla aluseks uutele rakendustele näiteks kvantarvutite vallas. „Kuid juba ainuüksi uus teadmine kvantmaailma ja selle piiride kohta on kõrge väärtusega,“ nõustub Mayor paljude ekspertidega, sealhulgas Bum Suk Zhao ja Wieland Schöllkopfiga, kes käesolevat eksperimenti hindavad samas ajakirjas avaldatud kaasnevas artiklis.
Teadusartikkel: „Real-time single-molecule imaging of quantum interference“
Leave a Reply