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科學(xué)家發(fā)明捕獲單分子技術(shù)

德國(guó)馬克斯·普朗克協(xié)會(huì)弗里茨－哈貝爾研究所6月26日宣布，該機(jī)構(gòu)研究人員發(fā)明了一種捕獲單分子的技術(shù)，這一技術(shù)為研究分子提供了一種全新的實(shí)驗(yàn)途徑。
 
科學(xué)家很早以前就實(shí)現(xiàn)了用激光捕獲單原子，其機(jī)制是利用激光光子反向碰撞單原子，使其漸漸“剎車(chē)”直到接近靜止?fàn)顟B(tài)。但是這種機(jī)制無(wú)法用來(lái)捕捉分子，因?yàn)閱畏肿游樟朔聪蚬庾雍笠膊粫?huì)“剎車(chē)”。
 
弗里茨－哈貝爾研究所的研究人員想到了用周期電勢(shì)阱來(lái)抓住單分子。為此他們構(gòu)造了一個(gè)由1240條金箔電極等間距排列而成的微芯片，并使微芯片上方形成間隔為100微米的圓柱形周期電勢(shì)阱。這種電勢(shì)阱可以用來(lái)捕獲電偶極矩類(lèi)型的分子。
 
研究人員把要捕捉的分子用分子束的形式打到微芯片上方。然后調(diào)節(jié)交流電頻率使得電勢(shì)阱以與分子束相近的速度運(yùn)動(dòng)。當(dāng)分子與電勢(shì)阱的相對(duì)速度為零時(shí)，分子就會(huì)掉到電勢(shì)阱中出不來(lái)。形象地說(shuō)，就好像技術(shù)高超的足球運(yùn)動(dòng)員通過(guò)腿部運(yùn)動(dòng)把迎面而來(lái)的足球穩(wěn)穩(wěn)地停在腳背上。然后研究人員緩慢降低電勢(shì)阱的速度，在這個(gè)過(guò)程中不斷收集相對(duì)速度為零的分子。到zui后，電勢(shì)阱連同它囚禁的分子一同“剎車(chē)”并逐漸達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。
 
據(jù)介紹，這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)測(cè)量分子不同激發(fā)態(tài)的壽命，研究不同分子碰撞的過(guò)程，甚至還有助于量子計(jì)算機(jī)的研制。研究人員說(shuō)，他們相信這一技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。