Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Цвет органической молекулы впервые указал на ее квантовое состояние
Появился принципиально новый способ считывать квантовую информацию, только лишь наблюдая за изменением цвета. Химики синтезировали органическую молекулу, которая светится то оранжевым, то инфракрасным, напрямую указывая на ориентацию спинов ее электронов.
Основа квантовых технологий — это умение управлять и считывать квантовые состояния отдельных частиц, например, электронов. У каждого электрона есть собственная квантовая характеристика, которая называется спином. Его можно упрощенно представить как крошечный внутренний магнит. Спин электрона может быть направлен в одну из двух сторон — условно «вверх» или «вниз». Именно эта двойственность позволяет использовать его для хранения и обработки квантовой информации. Технологии, которые используют спин для сверхточных измерений, называют квантовыми сенсорами.
Такие сенсоры обладают потенциалом в науке и технике, особенно в биомедицинских исследованиях. Они могут улавливать изменения магнитных полей, температуры или химического состава среды с чувствительностью, недоступной для классических приборов. До недавнего времени для создания подобных устройств использовали экзотические и дорогостоящие материалы.
Самый известный пример — это наноразмерные алмазы с особыми дефектами в кристаллической решетке, например, с азот-вакансионными центрами. Создание и точное позиционирование таких структур — сложный и дорогой процесс, который ограничивает их массовое применение.
Альтернативой могут стать органические молекулы на основе углерода. Их главное преимущество — возможность целенаправленного синтеза с заранее заданными свойствами. Химики могут изменять их структуру, словно собирая конструктор, чтобы добиться нужных характеристик.
Пока не удавалось создать органическую систему, которая была бы одновременно и высокоэффективным источником света, и позволяла бы легко считывать спиновое состояние. Новое исследование решило эту проблему и представило молекулу, в которой спин и цвет свечения неразрывно связаны. Результаты опубликованы в журнале Nature Chemistry.
В основе работы — молекула-дирадикал. В ее структуре есть два неспаренных электрона, каждый со своим спином. Два активных блока — тритильных радикала соединены между собой специальным флуореновым мостиком. Такая архитектура позволяет двум электронам взаимодействовать друг с другом.
В зависимости от взаимной ориентации их спинов, система может находиться в двух основных состояниях. Если спины обоих электронов направлены в одну сторону, молекула переходит в триплетное состояние. Если же спины направлены в противоположные стороны, она оказывается в синглетном состоянии. Ключевое достижение работы состоит в том, что в этих двух состояниях молекула светится разным цветом. Это позволяет напрямую «увидеть» спиновую конфигураци системы.
Когда молекула находилась в триплетном состоянии, она излучала яркий оранжево-красный свет с длиной волны 640 нанометров. Напротив, в синглетном состоянии свет излучался в ближнем инфракрасном диапазоне с длиной волны 700 нанометров.
Такая разница связана с фундаментальными энергетическими процессами внутри молекулы. Энергия синглетного состояния определяется так называемой энергией Хаббарда — это дополнительная энергия, которая требуется, чтобы разместить два электрона на одном молекулярном участке. В созданной молекуле ученым удалось подобрать структуру так, чтобы энергия этого состояния оказалась ниже, чем энергия триплетного, что и привело к разным цветам излучения. При этом фотолюминесцентный квантовый выход, то есть эффективность преобразования поглощенной энергии в свет, для обоих состояний достигла почти 100%.
Исследователи продемонстрировали, что могут управлять квантовым состоянием молекулы. При очень низкой температуре, около 0,25 кельвина, и в отсутствие внешнего поля система естественным образом переходит в синглетное состояние и светится в инфракрасном диапазоне.
Если же приложить достаточно сильное магнитное поле — выше 0,6 тесла, — оно заставляет спины электронов выстроиться в одном направлении. Молекула переключается в триплетное cостояние и начинает светиться оранжевым. Кроме того, с помощью микроволновых импульсов ученые осуществили когерентное управление спинами — точно переключали их между состояниями, а это и есть краеугольный камень квантовых вычислений.
Система обладала хорошей устойчивостью: время сохранения квантовой фазы составило 950 наносекунд. При проведении магниторезонансных экспериментов химики достигли изменения яркости свечения в 10%, что указывает на очень сильную связь между спином и оптическими свойствами.
Работа открыла новый класс углеродных материалов с управляемыми спин-оптическими свойствами. В отличие от твердотельных систем вроде дефектов в алмазах, которые сложно производить и интегрировать в устройства, органические молекулы можно синтезировать в больших количествах и целенаправленно изменять их структуру. Это предоставляет прочную и неожиданную основу для дальнейшей разработки оптически управляемых квантовых платформ.
Telegram 
Дзен 
VK Люди часто говорят, что хотели бы построить длительные отношения прежде всего с добрым, внимательным и надежным человеком, однако большое внимание уделяют внешнему виду потенциального партнера. Исследователи из США обнаружили психологический фактор, объясняющий это противоречие и влияющий на значимость физической привлекательности при выборе «второй половинки» в каждом отдельном случае.
Ученые предложили установить на борту будущего марсианского зонда прибор, который они считают долгожданным и крайне необходимым в поиске внеземной жизни: в отличие от работающей сейчас на Марсе техники, он сможет распознавать не химические признаки возможной жизнедеятельности инопланетных организмов, а сами организмы.
Квантовую механику активно применяют не только в науке, но и при некоторых расчетах, связанных с работой электроники. Несмотря на заметные практические результаты, эта отрасль науки не имеет единых взглядов на то, как на самом деле устроена та самая физическая реальность, которую квантовая механика призвана описывать.
Прибывшая из межзвездного пространства предполагаемая комета 3I/ATLAS движется по траектории, максимально удобной для гравитационных маневров управляемого корабля, при этом возможность ее отслеживания с Земли практически минимальна. По мнению некоторых ученых, такое «поведение» объекта наводит на определенные мысли.
В эксперименте ученые проследили за физиологическими реакциями при просмотре видео с музыкальным сопровождением, созданным нейросетями либо людьми. Результаты показали, что по эмоциональному воздействию ИИ-композиции могут сравниться с человеческими.
Физики впервые смогли напрямую наблюдать спиновые волны, или магноны, внутри материала с нанометровым разрешением. Это достижение открывает путь к созданию нового поколения электроники, более быстрой и энергоэффективной.
Прибывшая из межзвездного пространства предполагаемая комета 3I/ATLAS движется по траектории, максимально удобной для гравитационных маневров управляемого корабля, при этом возможность ее отслеживания с Земли практически минимальна. По мнению некоторых ученых, такое «поведение» объекта наводит на определенные мысли.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Команда исследователей из Сколтеха, МФТИ, Института искусственного интеллекта AIRI и других научных центров разработала метод, позволяющий не просто отличать тексты, написанные человеком, от сгенерированных нейросетью, но и понимать, по каким именно признакам классификатор принимает решение о том, является ли текст генерацией или нет. Анализируя внутренние состояния глубоких слоев языковой модели, ученые смогли выделить и интерпретировать численные признаки, отвечающие за стилистику, сложность и «степень уверенности» текста.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии