两个单原子首次结合为偶极分子

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美国哈佛大学首次在实验室让两个单原子结合成所谓的偶极分子。偶极分子可构成一种新型量子位(量子信息的最小单位),因此,新研究有望使科学家进一步研制出更高效的元件,促进量子计算的发展。

当原子结合在一起发生化学反应时,会变成分子。分子是化学反应和生命本身的基石。以前,科学家在实验室中让原子簇结合在一起创建分子,然后测量反应,以进一步了解分子间如何相互作用,从而更好地控制化学反应以及设计量子新材料。

此次,哈佛大学化学与化学生物学助理教授倪康坤的研究团队用一个钠原子和一个铯原子简化了这个过程。他们通过激光捕获原子并将其冷却到极低温度,然后用另一束激光激发原子到“激发态”,诱发化学反应,生成分子。

倪康坤对科技日报记者解释说:“每个反应都是如此:原子和分子在微观层面单独结合。新实验的不同之处在于,我们首次用两个单原子合成单个分子,而且能以前所未有的精准方式对原子和分子以及结合方式进行控制。尽管反应时间很短,但实验证明化学反应可以在单个分子的层面上进行研究和控制。”

倪康坤说:“我们日常生活的方方面面都用到分子,但分子的种类如此丰富,用目前的计算机无法充分研究。如果我们拥有能解决复杂问题并有效探索分子空间的量子计算机,那么,分子乃至量子计算机的研究面貌都将焕然一新。”

倪康坤表示,计划下一步让原子更“接地气”——以非电激发状态结合在一起,制造时间更长的分子反应。如果一个偶极分子可在实验室中创建,那么更大更复杂的分子也可以。(科技日报)

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