0
721
Газета Печатная версия

10.09.2019 17:44:00

Свобода элементарных частиц оказалась относительной

Геометрия электрона

Тэги: химия, атом, электрон, гемоглобин


химия, атом, электрон, гемоглобин Красная квантовая точка (Quantum Dot), удерживаемая золотыми «ограничителями» движения. Иллюстрации Physorg

Англичане Макс Перутц и Джон Кендрью получили в 1962 году Нобелевскую премию по химии за рентгеноструктурный анализ гемоглобина и миоглобина. Перутц показал, что железо, удерживаемое в центре порфиринового кольца пурпурного цвета, вытягивается электроотрицательным кислородом из плоского кольца вверх. После отщепления кислорода железо возвращается в исходное положение, присоединяя углекислый газ к легким.

Но «миграции» атомов на самом деле никто не наблюдал воочию, пока не появился сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Так были не только увидены атомы ксенона, но и получена возможность перемещать их по поверхности подложки. (Кстати, таким способом была выложена из отдельных атомов аббревиатура названия компании IBM.) Ученым удалось разглядеть молекулу бензола с его шестью атомами углерода и некоторые другие сложные молекулы.

Получение графена, за что также была присуждена Нобелевская премия, открыло новые перспективы для изучения физико‑химических закономерностей. Недавно было показано, что образование связи углерода и водорода (С‑Н) приводит к «вытягиванию» последним одного из углеродов графенового кольца. С помощью сфокусированного пучка электронов углерод в кольце заменили на фосфор, который также выступает над плоскостью графена, образуя купол.

Но эти работы лишь косвенно позволяют выявить характер и силу химических связей, что крайне важно как для физиков, так и для химиков. И вот в 2019 году журнал Nature обратил внимание читателей на результаты, полученные сотрудниками Университета Либиха в г. Гессен (ФРГ). Немецкие исследователи видоизменили АТМ – микроскоп атомной силы, – чтобы выявить связи в трифениленовом радикале, присоединившем йод (I).

Маленькое историческое отступление. Юстус фон Либих (1803–1873) был выдающимся химиком. Уже в 27 лет его избрали в Петербургскую академию наук. Он выделил титан, открыл изомерию органических соединений, органические радикалы и создал теорию брожения, объяснившую, почему для получения квашеной капусты ее солят

Эксперты отметили, что «простой трюк позволил весьма чувствительному инструменту выявить мельчайшие детали химической структуры соединения». Трюк заключался в присоединении к кончику АТМ молекулы СО (угарного газа). АТМ в отличие от СТМ позволяет измерить электрическую силу отталкивания, что предпочтительнее при исследовании химических связей. В Гессене в качестве подложки использовали не графен, а серебро и к тому же поддерживали постоянный ток. В результате чувствительный кончик микроскопа смещался вверх‑вниз на пикометры (10–12 м). Благодаря этому была получена 3D‑картина радикала, на которой удалось разглядеть особенности химических связей в нем (Physical Review Letters).

В этом же журнале опубликована статья сотрудников Базельского университета о спектроскопии квантовых точек с нанометровым диаметром. Это позволило впервые непосредственно увидеть геометрию электронного спина, представляющего собой величину поворота угла оси вращения электрона. Но до сих пор в квантовой физике незыблемым был принцип неопределенности Гейзенберга, запрещающий одновременное измерение положения и скорости электрона в его вращении вокруг ядра. Швейцарцы нарушили запрет, создав квантовую точку, улавливающую отдельный электрон с показом вероятностей его нахождения. Визуально это было представлено как красный эллипс.

Авторы пишут, что их ловушка позволила пространственно ограничить свободный электрон в объеме, который всего лишь в 1000 раз больше реального атома. Помогают удержанию электрона в «тесном» пространстве сильные магнитные поля. Ученым удалось точно определить орбитальные эффекты сильного поля на квантовую точку.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Грядущее электронное государство

Грядущее электронное государство

Максим Алексеев

Индустрия 4.0 вместо углеводородов

0
388
Применение сил и средств РЭБ в войнах и конфликтах ХХI века

Применение сил и средств РЭБ в войнах и конфликтах ХХI века

Анатолий Цыганок

Начинать войну, не контролируя электромагнитный спектр, равносильно поражению

0
2026
Московские школьники – покорители умных вершин

Московские школьники – покорители умных вершин

Татьяна Астафьева

Тренеры победителей и призеров олимпиад раскрыли секреты подготовки столичных учеников

1
1560
Британские СМИ: атомная энергетика заслуживает более справедливого отношения

Британские СМИ: атомная энергетика заслуживает более справедливого отношения

Владимир Полканов

1
910

Другие новости

Загрузка...
24smi.org