|  | 21 июня 2016 | Новости науки и техники

Крошечные нанозеркала позволяют "смешать" материю со светом

Смешивание материи со светом


Когда атом или молекула излучает фотон света, этот фотон обычно не возвращается назад к молекуле. Однако исследователям удалось поместить молекулу внутрь крошечной оптической впадины. И, если эта молекула испускает фотон света, он отражается от стенок впадины и возвращается в ней прежде, чем успевает полностью отделиться. В результате этого возникают колебания, энергия которых постоянно передается от молекулы к фотону и обратно, что приводит к своего рода полному "смешиванию" света и материи. Подобные попытки смешивания света с материей предпринимались и ранее, но для этого требовалось очень сложное оборудование, а процесс проводился в условиях сверхнизких температур. Ученые же из Кембриджского университета разработали метод, позволяющий получить "симбиоз" материи и света при комнатной температуре.

Для того, чтобы обеспечить "смешивание" материи со светом ученым пришлось разработать технологию изготовления оптических впадин, размером всего в один нанометр (одна миллиардная часть метра). Эти впадины были образованы в промежутке между двумя зеркальными поверхностями золотых наночастиц, а внутрь этого промежутка была помещена одна молекула органического красителя. Размещение молекулы в строго заданном месте промежутка также было не самой простой задачей, для этого молекула была помещена в "бочкообразную" молекулярную оболочку, которая удерживала ее внутри в строго вертикальном положении.

Когда структура такого оптико-молекулярного резонатора собрана правильно, то молекула, получив некоторое количество энергии извне, как бы "раскалывается" на две молекулы, находящиеся в разных квантовых состояниях. И именно это является основным признаком смешивания материи со светом. Время перехода из одного квантового состояния в другое составляет менее триллионной доли секунды, именно столько времени требуется для излучения молекулой фотона и возвращения этого фотона назад к молекуле.

Еще одной проблемой, с которой столкнулись ученые, стала проблема измерения и регистрация собственно события "смешивания" света и материи. Для этого была разработана специальная методика, которая позволяла ученым не вмешиваться в происходящие в оптической впадине процессы, но для сбора достаточного количества данных потребовалось несколько месяцев проведения непрерывных измерений. После того, как методика измерений была отработана, ученые оказались в состоянии определить любую комбинацию квантовых состояний, в которых находились одна, две или три молекулы, помещенные в промежуток между наночастицами.

И в заключении следует отметить, что столь необычное взаимодействие материи со светом обеспечивает абсолютно новые способы управления физическими и химическими свойствами материи. Так же это может использоваться для передачи, хранения и обработки квантовой информации, для реализации процессов искусственного фотосинтеза и для прямого управления образованием химических связей между отдельными атомами.




Ключевые слова:
Свет, Фотон, Материя, Молекула, Оптическая, Впадина, Наночастица, Смешивание, Квантовое, Состояние

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученым впервые удалось измерить изменения энергии атомов во время химическо ...
  • Ученым удалось впервые снять движение единственной молекулы в режиме реальн ...
  • Реализация передачи единственных фотонов между двумя молекулами - новый про ...
  • Впервые в истории получены снимки, показывающие перемещения атомов внутри м ...
  • Единственная молекула и нанотрубки - самый маленький в мире источник света.




  • 21 июня 2016 07:29
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    как бы "раскалывается" на две молекулы, находящиеся в разных квантовых состояниях

    Вроде это совсем обычная для квантовой механики ситуация, суперпозиция называется. Что в этом всем необычного? Только метод перевода объекта в состояние суперпозиции?


    --------------------
        
    21 июня 2016 15:27
    #2 Написал: Молочный

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    FomaNeverujuwij,
    подозреваю что отличие в том что это целая молекула, а не фотон или атом, плюс еще при комнатной t.
    Получается они теперь могут этими состояниями управлять как лампочкой о.О включил выключил. Человечество похоже в минуте от квантовых передатчиков на любое расстояние winked ммммммм.
        
    21 июня 2016 20:02
    #3 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    Цитата: Молочный
    Человечество похоже в минуте от квантовых передатчиков на любое расстояние

    Весьма и весьма смелое предположение, однако


    --------------------
        
    21 июня 2016 23:23
    #4 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 503
    FomaNeverujuwij,
    мне интересно насколько реальна передача энергии через квантовую запутанность... если это станет реальностью, то межзвездные путешествия у нас в кармане, ищи лишь вещество для реактивного движения, а разгонят его камеры "сгорания" по принципу действия похожие на нынешние ядерные двигатели. А еще круче, если поймут как работает небезизвестный EmDrive и повысят его эффективность
        
    24 июня 2016 02:03
    #5 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 276
    Варпдвигатель-это полное фуфло, а вот этот эксперемент ломает представления Фундаментальной физики (стандартной модели)
    Раньше считалось что физика материи и квантовая физика устроены по совершенно разным законам, потом было доказано что при температуре близкой к абсолютному нолю, материя имеет квантовые свойства. Ряд эксперементов (включая этот) теперь доказывают что материя при любой температуре может иметь квантовые свойства. Мы стоим на пороге слияния физики в единую общую Теорию. Скоро найдется светлая голова, которая математически сформулирует общую стандартную модель.
    А о полетах в другие галактики говорить пока рано!
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.