JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»

Когда молекулы облучают инфракрасным светом, они начинают вибрировать под действием энергии. Для Андреаса Хаузера из Института экспериментальной физики Технологического университета Граца это хорошо известное явление стало отправной точкой для размышлений о том, можно ли использовать эти колебания для генерации магнитного поля.

Это связано с тем, что ядра атомов заряжены положительно, а когда заряженная частица движется, создается магнитное поле. На примере металлических фталоцианинов — кольцеобразных плоских молекул красителей — Андреас Хаузер и его команда рассчитали, что благодаря своей высокой симметрии эти молекулы действительно генерируют крошечные магнитные поля в нанометровом диапазоне, когда на них воздействуют инфракрасные импульсы. Согласно расчетам, можно измерить довольно низкую, но очень точно локализованную напряженность поля с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса.

Исследователи опубликовали результаты в Journal of the American Chemical Society.

Круговой танец молекул

Для расчетов команда использовала предварительные наработки, сделанные на заре лазерной спектроскопии, некоторые из которых были десятилетней давности, и применила современную теорию электронной структуры на суперкомпьютерах Венского научного кластера и университета Граца, чтобы рассчитать поведение молекул фталоцианина при облучении их циркулярно поляризованным инфракрасным светом.

Оказалось, что циркулярно поляризованные, то есть спирально закрученные световые волны возбуждают одновременно два молекулярных колебания под прямым углом друг к другу.

Как известно каждой танцующей румбу паре, правильная комбинация движений вперед-назад и влево-вправо создает небольшую замкнутую петлю. И это круговое движение каждого затронутого атомного ядра фактически формирует магнитное поле, но только очень локально, с размерами в несколько нанометров, — говорит Андреас Хаузер.

Молекулы как схемы в квантовых компьютерах

Избирательно манипулируя инфракрасным светом, можно даже контролировать силу и направление магнитного поля, объясняет Андреас Хаузер. Это превратит молекулы в высокоточные оптические переключатели, которые, возможно, также можно будет использовать для создания схем квантовых компьютеров.

Эксперименты как следующий шаг

Вместе с коллегами из Института физики твердого тела ТУ Граца и командой из Университета Граца Андреас Хаузер теперь хочет экспериментально доказать, что молекулярные магнитные поля можно генерировать контролируемым образом.

Для доказательства, а также для будущих применений, молекулу фталоцианина необходимо поместить на поверхность. Однако это меняет физические условия, что, в свою очередь, влияет на светоиндуцированное возбуждение и характеристики магнитного поля, — объясняет Андреас Хаузер.

Поэтому мы хотим найти такой материал, который оказывал бы минимальное влияние на желаемый механизм.

На следующем этапе физик и его коллеги хотят рассчитать взаимодействие между осажденными фталоцианинами, материалом поддержки и инфракрасным светом, а затем проверить наиболее перспективные варианты в экспериментах.

11.06.2024


Подписаться в Telegram



Нано

Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк

Ученые Томского политехнического университета ...

Казанские ученые научились «готовить» наноалмазы в плазме
Казанские ученые научились «готовить» наноалмазы в плазме

Ученые придумали умную математическую модель, ...

Nano Letters: Валлитроника открывает новые возможности обработки данных
Nano Letters: Валлитроника открывает новые возможности обработки данных

Транспорт электронов в двухслойном графен...

Свет — повелитель молекул: ученые совершили прорыв в химии
Свет — повелитель молекул: ученые совершили прорыв в химии

Ученые из Болонского университета под&nbs...

Наночастицы селена помогут укрепить иммунитет и защитить сердце
Наночастицы селена помогут укрепить иммунитет и защитить сердце

Ученые создали наночастицы селена, которые мож...

В СПбГУ создали нанолисты цинка для систем очистки воды
В СПбГУ создали нанолисты цинка для систем очистки воды

Новый способ создания особых наночастиц нашли ...

В СибГМУ снарядили против рака магнитные наночастицы
В СибГМУ снарядили против рака магнитные наночастицы

Ученые из Сибирского государственного мед...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией
Электричество против воспаления: ученые упростили лечение мочекаменной болезни
Электричество против воспаления: ученые упростили лечение мочекаменной болезни

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Круглый стол «Наука продвигать» пройдёт в эту субботу
Московский Политех внедряет ИИ для повышения эффективности приемной кампании и трансформации обучения