یک تیم تحقیقاتی موفق شد با استفاده از میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی، از درون ترکیبات سوپر بنزین حالت‌های کوانتومی به‌ دست آورد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی یکی از ادواتی است که محققان برای گرفتن تصاویر در مقیاس اتمی از آن استفاده می‌کنند. اخیرا یک تیم تحقیقاتی به رهبری «کریستین یوآخیم» از موسسه آاستار موفق شدند گام‌های موثری در این مسیر بردارند. نتایج پژوهش این محققان می‌تواند برای توسعه کامپیوترهای کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد.

هگزابنزوکرونین یک مولکول آروماتیک صاف است که در آن حلقه‌های بنزن به یکدیگر چسبیده‌اند. برای دست آوردن حالت‌های کوانتومی این ماده، محققان آن را روی یک ذره طلا نشست دادند.

بر اساس گفته‌های «وی‌هیو‌سو»، رهبر این تیم تحقیقاتی، برهمکنش ضعیف میان هگزابنزوکرونین و طلا برای اندازه‌گیری هدایت الکتریکی دیفرانسیلی این سیستم ضروری است. این پارامتر (هدایت الکتریکی دیفرانسیلی سیستم) نرخ لحظه‌ای بار جریان با ولتاژ است که می‌تواند به‌ صورت مستقیم به دانسیته‌های الکترونی درون حالت‌های کوانتومی مشخص نسبت داده شود.

این تیم تحقیقاتی بعد از سرد کردن نمونه تا نزدیک صفر مطلق، نوک میکروسکوپ STM را در بالای هگزابنزوکرونین تثبیت کردند. سپس در یک ولتاژ ویژه، سیگنال‌های رزونانس هدایت دیفرانسیلی را پیمایش کردند. بعد از شناسایی این ولتاژ، آنها دانسیته الکترون را در تمام شبکه هگزابنزوکرونین با استفاده از این میکروسکوپ به‌ دست آوردند. با این روش می‌توان یک تصویر زنده از اوربیتال‌های مولکولی ترکیبات – حالت‌های کوانتایز شده‌ای که اتصال شیمیایی را کنترل می‌کند – به‌ دست آورد.

زمانی که «یوآخیم» و همکارانش تلاش داشتند که از یک مولکول با دو واحد هگزابنزوکرونین نقشه برداری کنند، دریافتند که چیز عجیبی در این میان وجود دارد. نتایج آنها نشان می‌داد که در اندازه‌گیری‌های STM دو حالت‌های کوانتومی در مرکز این ترکیب وجود دارد، اما زمانی که نوک دستگاه به لبه‌های ترکیب نزدیک می‌شود تنها یک حالت وجود دارد(رجوع به تصویر). برای یافتن دلیل این پدیده، محققان از نظریه‌پردازان کمک گرفتند؛ کسانی که با محاسبات مکانیک کوانتومی می‌توانند نشان دهند که کدام اوربیتال مولکولی برای رسیدن به این نتایج عملی مناسب‌تر است.

این مطالعات نشان داد که بر خلاف عقیده پیشین، حالت‌های کوانتومی می‌تواند ترکیبی از چند اوربیتال مولکولی مختلف باشند.

محققان این پروژه معتقدند که یافته‌های آنها می‌تواند اثر قابل توجهی در حوزه محاسبات کوانتومی داشته باشد.

نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان «Mapping the excited states of single hexa-peri-benzocoronene oligomers» در نشریه «ACS Nano» به چاپ رسیده است.

انتهای پیام