Atomlar ichidagi sirlarni tasvirlash

To'g'risi, kvant mexanikasini o'rganish boshimni og'ritganini yashirmayman. Zarracha bir vaqtning o'zida ikki joyda bo'lishi, yoki uni kuzatish uning xulq-atvorini o'zgartirishi — bular juda g'alati tushga o'xshaydi. Lekin bir daqiqa sabr qiling, chunki olimlar bu borada juda qiziq ish qilishdi.

Molekulyar orbital nima?

Molekulalar ichidagi elektronlar achchiq yong'oqdek aylanib yurmaydi. Ular "to'lqin funksiyasi" deb ataladigan narsa bilan tavsiflanadi — bu aslida matematik qiziqishlar buluti. Ya'ni, elektronni qayerdan topishingiz mumkinligini ko'rsatadi.

Bu to'lqin funksiyalariga "molekulyar orbitalar" deyiladi va ular juda muhim. Ular molekulalarning yorug'likni qanday yutishi, kimyoviy reaksiyalar qanday sodir bo'lishini belgilaydi. Muammo shundaki, hech kim ularni oldin 3D formatda ko'rmagan.

Olimlar qanday ish qildi?

Gettingen universitetidagi jamoa oddiy mikroskop bilan Suratga olmadi. Bunga sabab bor: to'lqin funksiyasini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin emas. Bu texnika cheklovi emas — bu kvant mexanikasining o'zi taqazo qiladi.

Ular boshqacha yo'l tutdi. Fotoelektron spektroskopiya usulidan foydalanishdi — bu yorug'lik molekuladan elektronni chiqarib yuboradi va uning impulsini o'lchaydi. Keyin bu ma'lumotlarni yangi kompyuter algoritmasi orqali ishlashdi. Natijada to'liq uch o'lchamli molekulyar orbital tasviri paydo bo'ldi.

Nima uchun bu muhim?

Oldin bunday tasvirlarni olish uchun katta sinxrotron qurilmalar va juda ko'p vaqt kerak edi. Bu usul faqat maxsus laboratoriyalarda ishlatilardi.

Lekin bu olimlar boshqacha qildi: kichkina, stol ustidagi yumshoq rentgen manbai va yangi algoritm. Hammasi arzonroq, tezroq va hamma uchun ochiq bo'ldi.

Eng qiziq qismi: molekulyar kinolar

Dr. Wiebke Bennecke judayam qiziq narsa dedi. Bu usul yordamida molekulalarning "stroboskopik videosini" yaratish mumkin — to'lqin funksiyalarini sekundning ming milliarddan birida kuzatish.

Buni tasavvur qiling: molekulalarning yorug'likka, elektron effektlariga yoki kimyoviy o'zgarishlarga qanday javob berishini real vaqtda ko'rishingiz mumkin. Bu yangi tadqiqot yo'llarini ochadi.

Mening fikrim

Balki bu juda texnik tuyuladi. Lekin sababsiz emas: molekulalarning kvant darajasida qanday ishlashini tushunish — bu dorilar, quyosh energiyasi va yangi materiallar yaratishda inqilob qilishi mumkin.

Bu "asosiy fan" kashfiyoti — darhol amaliy natija bermasligi mumkin, lekin imkoniyatlar doirasini kengaytiradi.

Keyin kimdir kvant mexanikasini tushunib bo'lmaydi desa, shu yerni ko'rsating. Olimlar molekulyar dunyoni tutib turgan "g'ayb"larni suratga olmoqda — va bu haqiqatan ham ajoyib.