Сообщение dust1939 » 10 ноя 2016, 09:59
группа Цайлингера из Венского университета провела эксперимент с дифракцией и интерференцией двух видов тяжёлых (до 114 атомов) молекул фталоцианина и его производных, весящих до 1298 атомных единиц массы.
Как и в опыте с фуллеренами, главной целью было проявление квантовой природы молекул. Но во главу угла была поставлена наглядность.
Фталоцианин и его вариации использовались именно потому, что это — флуоресцентные красители, единичные молекулы которых можно эффективно снимать на видео при помощи микроскопа с камерой, попутно определяя их положение с точностью 10 нм.
Основные части опытной установки. Пояснения в тексте (иллюстрация University of Vienna, Thomas Juffmann et al./Nature Nanotechnology).
Пучок летящих друг за другом молекул в вакуумированной трубе создавался при помощи испарения с поверхности стекла (W1 на рисунке вверху) очень тонкого слоя красителя, «нежно» нагреваемого слабым (50 мВт) лазерным лучом с длиной волны 445 нм (синий цвет).
Оригинальная техника измерения площади красителя на стекле позволила убедиться, что с поверхности образца вылетали друг за другом именно единичные молекулы, а не их конгломераты. Далее они пролетали сквозь коллиматорную щель (S), а вслед за ней — дифракционную решётку (G) из нитрида кремния. Её толщина составила всего 10 нм, шаг решётки — 100 нм, ширина разрезов — 50 нм.
Эта решётка была создана специально для данного опыта в университете Тель-Авива (Tel Aviv University). Её малая толщина позволила свести к минимуму вредное влияние сил Ван-дер-Ваальса, возникающих между молекулами решётки и пролетающими сквозь щели молекулами красителя. А такое взаимодействие могло исказить интерференционную картину.
После решётки молекулы попадали на поверхность второго (финишного) кварцевого окна (W2), где их возбуждал другой лазер (661 нм, красный), направляемый на пластину под углом так, чтобы не засвечивать камеру.
Флуоресценция фталоцианина снималась через объектив микроскопа и фильтр при помощи светочувствительной матрицы с электронным умножением (EMCCD), способной ловить единичные фотоны.
Благодаря дифракции на ультратонкой решётке случайно прибывающие на финиш массивные частицы великолепно проявляли свою волновую сторону.
Новая установка фиксировала почти 100% частиц, выпущенных на старте и прошедших через решётку. Были получены кривые, описывающие картину интерференции этих частиц как волн. По ним можно было вычислить немало параметров самих молекул.
При этом распределение молекул по вертикали (вдоль направления щелей решётки и действия силы притяжения Земли) показало распределение их по скоростям.
Последний раз редактировалось
dust1939 27 ноя 2019, 17:52, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
