Физики нашли возможность создать «призрачные соединения» с одним атомом водорода — Naked Science
18.09.2018
5 минут
Редакция
72

Физики нашли возможность создать «призрачные соединения» с одним атомом водорода

Ученые из Университета Пердью разработали гипотезу, согласно которой химические соединения можно воспроизводить всего с одним атомом вместо двух.

atoms-in-a-molecule_10241

Можно ли создать химическое соединение всего с одним атомом вместо привычных двух? Звучит так, будто это противоречит законам науки — все равно что аплодировать одной рукой, — но ученые предполагают, что открыли способ для осуществления такого феномена.

 

В центре этого подхода находятся ридберговские атомы, содержащие один электрон в очень возбужденном состоянии. Эти атомы обычно считаются половиной особого типа двухатомных соединений — так называемых трилобитных молекул, обладающих довольно крупными размерами из-за расширенной орбиты того самого активного электрона. Дальняя электронная орбита, будучи ключевой составляющей трилобитных молекул, также позволяет ридберговским атомам водорода «связываться» с точкой в пустом пространстве. Об этом исследователи утверждают в работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters. Такая связь с буквально ничем длится очень короткое время, но может открыть новые способы для изменения множества химических реакций.

 

«Мы предполагаем, что она продолжается несколько сотен микросекунд, а в холодных условиях — даже дольше», — утверждает Мэтью Эйлес из Университета Пердью в Индиане.

 

Предложенная схема трилобитной молекулы / © Purdue University

 

Эйлес и его команда описывают новые связи как «призрачные соединения»: одинокий, возбужденный электрон, по сути, обманом заставляют закрепиться там, где он бы закрепился при наличии второго атома. Этого можно достичь посредством направления чередующейся последовательности электрических и магнитных импульсов на атом, при этом удерживая электрон в десятках нанометров от ядра.

 

Однако пока это всего лишь гипотеза: ученые еще не добились ни одного «призрачного соединения», но провели вычисления и рассчитали модели, предполагающие, что это может быть реально в лабораторных условиях.

 

«Считаю, это и правда можно сделать, — говорит Йоханнес Вильгельм Дейглмайр из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе. — Было бы очень здорово это увидеть».

 

Исследователи также предполагают, что можно воспроизвести и куда более «экзотические» призрачные состояния посредством осторожных манипуляций ридберговскими атомами. Это может найти применение даже в квантовой механике: например, для создания квантовых гейтов — простейшей квантовой схемы. Все, что изменяет работу химических реакций на фундаментальном уровне — от использования света для их создания и разрушения до создания соединений всего с одним атомом, — потенциально может открыть целый спектр новых возможностей.

 

Если говорить только о гипотезе, то все цифры в ней точны — и создание соединений из одного атома реально. Следующий шаг — выяснить, можно ли достичь таких результатов в настоящем лабораторном эксперименте.

Позавчера, 12:17
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

6 часов назад
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

5 часов назад
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: