Физики впервые соединили в молекулу отдельные атомы

Группа американских физиков впервые соединила два отдельных атома в молекулу в полностью контролируемой реакции, проведенной с помощью лазера.

Для соединения веществ в химической реакции реагенты смешиваются; отдельные атомы и молекулы, связываясь, разрывают старые и (или) формируют новые химические связи. Реакция в смеси происходит из-за многочисленных аварий. Даже если это происходит в лаборатории, при 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 перемещать очень мелкие объекты, в том числе отдельные атомы, с точностью до нескольких нанометров, используя быстрые серии лазерных импульсов.

Сначала атомы щелочных металлов, цезия и натрия, охлажденные до температуры ниже одной десятитысячной градуса, а затем начали толкать их навстречу друг другу лазерными лучами до тех пор, пока лучи не наслоились друг на друга. Импульс третьего лазера информировал оба атома об энергии, необходимой для образования химической связи, в результате чего образовалась молекула NaCs. Статья об эксперименте была опубликована 12 апреля в журнале Science.

Такие управляемые 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, считает руководитель исследовательской группы, химик из Гарварда ни Кан-Куэн (Kang-Kuen Ni). Такие молекулы будут использоваться в квантовых компьютерах, где их можно будет использовать в качестве кубитов, поясняют авторы эксперимента.

Ранее российские и французские физики использовали лазерные пинцеты при манипуляциях кольцевыми токами в сверхпроводнике: они затем принудительно формировали токи (вихри Абрикосова) в буквах.