0,1 fs

Fyzikové z britské University of Bath šťastnou náhodou objevili způsob, jak ovlivňovat chování jednotlivých molekul v rekordně krátkých časových úsecích. Doba, po kterou molekula může po zásahu člověka v kontrolovaných podmínkách interagovat se svým okolím, se zkrátila z jednotek na pouhou desetinu femtoskundy.

Technika publikovaná v časopise Science vychází z dnes už tradiční metody manipulace s molekulami pomocí řádkovacího tunelového mikroskopu (STM), který umožňuje dosáhnout atomárního rozlišení a působením elektrického proudu ovládat jednotlivé molekuly. Děje se tak díky kvantovému tunelovému jevu – mezi vodivým hrotem mikroskopu a vodivým povrchem vzorku protéká elektrický proud, přestože jsou odděleny vakuovou bariérou a nejsou v přímém kontaktu (Vesmír 89, 290, 2010/5). Proud je tak slabý, že na molekulu působí jednotlivé elektrony.

Dosud bylo možno ovlivnit chování molekuly nastavením polohy a energie elektronu putujícího z hrotu do cílové molekuly. Jakmile se molekula excitovala, bylo možné už pouze pasivně pozorovat její další chování. Nyní mohou fyzikové ovlivnit, jak dlouho se molekula udrží v excitovaném stavu.

Autorům objevu pomohla náhoda – všimli si nečekaných výsledků rutinního experimentu. Zvýšení elektrického proudu mělo reakci (desorpci toluenu z povrchu) zrychlit, místo toho ji zpomalilo. Po vyloučení jiných vysvětlení zůstala jako nejpravděpodobnější hypotéza, že při přiblížení hrotu velmi blízko (na vzdálenost 6–8 Å, tedy 10^–12 m) se otevírá další kanál pro únik elektronu a tím pro rychlejší návrat molekuly z excitovaného stavu.

Změnou vzdálenosti hrotu od molekuly lze ovlivnit dobu excitace a v extrémním případě ji lze zkrátit na pouhou desetinu femtosekundy. Čím kratší doba, tím menší pravděpodobnost, že molekula prodělá změnu, která je excitací umožněna (v tomto případě desorpci). Otevírá se tím nová cesta k ovládání hmoty na úrovni jednotlivých molekul.

Rusimova K. R. et al., Science, DOI: 10.1126/science.aat9688