Физици успяха да измерят единична молекула, без да я разрушават

Използвайки техники, разработени първоначално за квантови компютри, физици от Инсбрук са успели да измерят прецизно свойствата на единична молекула, без да я разрушават или променят химически, предаде АПА.
Изследователите са установили изключително малкия откат, който молекулата получава при поглъщането на един фотон, чрез използването на т.нар. квантово заплитане. Резултатите, публикувани в списание „Нейчър“, могат да открият нови възможности за прецизно изследване на сложни молекули.
Светлината отдавна се използва за изследване на структурата и състава на материята. При традиционната спектроскопия пробата се облъчва със светлина, а учените измерват дължините на вълните, които тя поглъща. Тъй като различните молекули поглъщат специфични дължини на вълните в зависимост от структурата си, полученият спектър служи като своеобразен молекулярен „пръстов отпечатък“.
При единична молекула обаче този сигнал е изключително слаб и обикновено не може да бъде регистриран директно. Екипът, ръководен от Филип Шиндлер от Института по експериментална физика на Университета в Инсбрук, е успял да преодолее това ограничение и да измери абсорбционния спектър на единична електрически заредена молекула - калциев хидроксид.
В основата на метода е движението, което светлината предизвиква, когато се поглъща от молекулата. Когато молекулата поеме един инфрачервен фотон - най-малката частица на светлината - тя получава от него съвсем малък тласък. Този тласък обаче е толкова слаб, че не може да бъде измерен директно.
За да го установят, изследователите използват явлението квантово заплитане. Те свързват молекулата с атом по начин, при който състоянията на двете частици са взаимно зависими. Това прави системата много по-чувствителна дори към най-малките промени.
Така учените не измерват директно движението на молекулата. Вместо това наблюдават как се променя атомът, свързан с нея. По състоянието на атома те могат да разберат дали молекулата е погълнала фотон и какъв малък тласък е получила.
Едно от основните предимства на новия подход е неговият неразрушителен характер. По време на измерването молекулата не се разрушава и не претърпява химическа промяна.
Според изследователите това създава възможности за разработването на нови методи за прецизна спектроскопия на сложни молекули. Подходът може да намери приложение и в бъдещи квантови технологии, в които молекулите се използват като носители на квантова информация или като чувствителни сензори, пише още АПА.