Физики впервые соединили в молекулу отдельные атомы
Чтобы заставить вещества вступать друг с другом в химические реакции, реагенты смешивают; отдельные атомы и молекулы, сближаясь, разрывают старые и (или) образуют новые химические связи. Реакция в смеси проходит благодаря множеству случайностей. Даже если это происходит в лаборатории, в строго определенных условиях, ученые не контролируют взаимодействие отдельных атомов и молекул.

В новом эксперименте специалисты создали связь между двумя атомами, манипулируя ими с помощью лазерного (оптического) пинцета — инструмента, который позволяет с точностью до нескольких нанометров перемещать очень маленькие объекты, в том числе индивидуальные атомы, с помощью быстрых серий лазерных импульсов.
Сначала атомы щелочных металлов, цезия и натрия, охладили до температуры ниже одной десятитысячной градуса, а затем начали толкать их лазерными лучами навстречу друг другу до тех пор, пока лучи не наслоились один на другой.
Пульс третьего лазера сообщил обоим атомам энергию, необходимую для образования химической связи; в результате образовалась молекула NaCs.
Такие контролируемые реакции на отдельных атомах и молекулах в будущем позволят ученым изучить физические процессы, ведущие к образованию межатомных связей, а также понять поведение изолированных молекул. Кроме того, с помощью лазерных пинцетов можно будет создавать молекулы с заданными квантовыми свойствами, полагает руководитель исследовательской группы, химик из Гарварда Ни Кан-Куэн (Kang-Kuen Ni). Такие молекулы найдут применение в квантовых компьютерах, где их можно использовать в качестве кубитов, поясняют авторы эксперимента.
Статья об эксперименте опубликована 12 апреля в журнале Science
Источник: naked-science.ru
Комментарии
На самом деле in situ химические реакции изучают на лазере на свободных электронах. Мне постоянно с FERMI (это лазер на синхротроне ELETTRA, Италия) приходят приглашения туда - не загружен лазер оный. Но вот беда - нет у меня таких задач! А то бы с удовольствием.
Вы наверняка про нее слышали, но забыли.
Но вы, конечно правы в том, что она слабее, чем в куске металла, что в общем-то и определяет кристаллическую структуру металлов.
Так что если нет переноса заряда, то и квантовым числам ничего не грозит.
Хотя, можно сказать, что они есть и в неметаллах... Во всяком случае их можно стереть с поверхности, натирая эбонит шерстью или стекло шелком. А еще нет идеального конденсатора - все, заразы, постепенно разряжаются. :(
Это и будет наступлением металлического состояния вещества.
Я видел работу в которой осаждали пары лития а потом и натрия на цеолиты. Там атомы изолированы друг от друга и регулируя время осаждения можно регулировать их концентрацию и размер кластеров. Вот при размере в 40 атомов и наступает металлизация.
Разделение состояний на варианты (1) и (2) называется спин-орбитальным взаимодействием или спин-орбитальным расщеплением.
Правда остается впечатление, что это относится только к щелочным металлам. А если взять щелочноземельные с основным состоянием S2? А как на металличность влияет температура? Или о ней нельзя говорить для пары атомов? В эксперименте всё выморожено, энергию для занятия свободных уровней атомам взять негде, тепловой эффект соединения в бинарные молекулы не указан...
И, конечно же, химия не работает с одиночными атомами. Так что я погорячился. :(
Последняя формула - типичный перенос заряда. Ионизация же... Или я не понял что обозначается буковкой "А"?
Насчёт температуры. Здесь ею пользоваться нельзя. Можно перейти к кинетической энергии - её эквиваленту. Но, как метко отметил ДрПоручик, это будет энергия колебательных движений. Она, наверное, влиять как-то будет, но, я так понимаю, что для того и морозят эти системы чтоб влияла поменьше.
Может вы сделаете это начало?
Для химии это одна их основных термодинамических характеристик веществ.
Оно давно на вооружении полярографии, но для двухатомной молекулы явно не годится.
P.S. ... это не сложная задача (рассматривается ур.Шр. с суммой энергии колебаний ядер и электронных состояний в приближении гармонического осциллятора). Интересно то, что в решении для возможных энергий образуется совокупность ЭКВИДИСТАНТНЫХ уровней и, если я ничего не перепутал, ДВА значения наиболее вероятного расстояния между ядрами при любом колебательном возбуждении (.... кроме нулевого колебания (v=0), естественно...)
Они даже не понимают бездну сложностей и степень изученности химических реакций и их механизма.
Мало смешать в колбочке водород с хлором. Реакция не идет не только при абсолютном нуле, но и при 20 градусах Цельсия. Но стоит осветить эту колбочку вспышкой света достаточной мощности, как произойдет взрыв. Реакция называется цепной и имеет несколько стадий.
Как говаривал Шредингер: химия - часть физики, которая ещё не научилась как следует пользоваться математикой.
А меня включили в диссертационный совет по физике конденсированного состояния, как чела, знакомого с физической химией.
Так что я на все руки мастер!
Можно сказать, классик широкого профиля.
Широкий профиль - это круто.
Я (мы) изучал кроме электрохимии (по специальности) общую химию, неорганическую химию, органическую химию, аналитическую химию, физическую химию, коллоидную химию, процессы и аппараты химических технологий, технологию неорганических веществ. Естественно, первую в самом полном объеме, а пластмассы, вяжущие, керамика, стекло и ситаллы остались за бортом, как и многие другие, которые вообще отсутствовали в нашем ВУЗе.
Многие физики от одного упоминания химии морщатся. Про химиков я такого в отношении физики не знаю.
P.S. .... лишь как пример: у меня было много разных профессий: в одной из "бумаг" записано: 01.04.08 - физика и ХИМИЯ плазмы
Физики очень часто не понимают химию, но химикам приходится хорошо разбираться в физике, так как физика для химика - это Техника безопасности! Это технология, это Процессы и аппараты!
А как у вас с жидкой плазмой? Интересный метод модификации поверхности наночастиц
Ибо чем шире наши морды - тем теснее наши ряды!
А в химии мы с вами значительно разошлись. Почти по полюсам, исключая любимую мною первой любовью аналитику.
Мне нравилось перелистывать справочник Машковского (Лекарственные препараты) потому что там были формулы и очень огорчала невозможность ознакомиться с "Государственной фармакопеей" разных изданий из-за закрытого их характера, как и у учебника Орловой.
Но, если серьезно, то "физику" вовсе не обязательно разбираться в технике (... хотя, это ему нисколько не помешало бы): как не крути, но между "физикой" и "техникой" ("инженерией", "технологией") есть некий зазор, и таланты в каждой области должны быть свои. Хотя понятно, что все эти деления проведены с определенной долей условности...
Но я далек от критики. Ландау сделал для физики столько, что хватило бы и десятой части, чтобы приставить к нему хоть сотню талантливых инженеров.