i

Aktuální číslo:

2024/7

Téma měsíce:

Čich

Obálka čísla

Cesta pro kvantové snímání

 |  3. 6. 2024
 |  Vesmír 103, 322, 2024/6

Nejbližší okolí atomu či molekuly může značně ovlivňovat jejich fyzikální a chemické vlastnosti. Rozhraní budoucích kvantových sítí budou vyžadovat detailní porozumění koherenci různých stavů až na atomární a molekulové úrovni. Vhodnými technikami studia jednotlivých atomů či molekul jsou skenovací tunelová mikroskopie (STM) nebo mikroskopie atomárních sil (AFM), viz Vesmír 89, 290, 2010/5. Zatímco první k analýze využívá elektrického proudu, druhá se zakládá na meziatomové přitažlivosti. Zcela novým postupem je propojení AFM s elektronovou spinovou či paramagnetickou rezonancí (ESR) na jedné molekule.

Experimentátoři z univerzity v Regensburku v důmyslném experimentu (schéma uspořádání viz obr.) propojili AFM a ESR na jedné molekule. Využili toho, že vodivý hrot raménka AFM umožňuje tunelování individuálního elektronu mezi molekulou a hrotem. Prvním vhodně voleným napěťovým pulzem z molekuly uhlovodíku pentacenu pomocí AFM vytrhli elektron z nejvýše plně obsazeného orbitalu, druhý vhodně volený napěťový pulz naopak vyvolal tunelování elektronu z hrotu raménka AFM zpět na molekulu pentacenu. Pokud „dotuneloval“ znovu do původního orbitalu, je molekula v singletovém stavu. Pokud do nejnižšího neobsazeného orbitalu, pak nespárované elektrony vytvoří tripletový stav. Kationtový stav se tak používá pouze k vytvoření nenabitého tripletového stavu. A právě zde se uplatní ESR. Ta mimo jiného umožňuje rozlišit mezi obyčejným a deuterovaným pentacenem. Kromě toho, že tento experiment nepotřebuje ani teploty kapalného hélia ani silná magnetická pole, patrně nejdůležitější předností propojení ESR a AFM proti STM, je řádově delší doba, po níž lze koherentně manipulovat se spinem tripletového stavu. Pro výzkum kvantového snímání to snad je jeden ze slibných prvních kroků.

Lisanne Sellies et al., Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-06754-6

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Kvantová fyzika, Fyzika
RUBRIKA: Mozaika

O autorovi

Patrik Čermák

Ing. Patrik Čermák, Ph.D., (*1991) vystudoval Fakultu chemicko-technologickou a Fakultu filozofickou Univerzity Pardubice. V Pardubicích se věnuje výuce a materiálovému výzkumu, příležitostně také popularizaci vědy (www.patrikcermak.cz).
Čermák Patrik

Doporučujeme

Algoritmy pro zdraví

Algoritmy pro zdraví

Ondřej Vrtiška  |  8. 7. 2024
Umělá inteligence proniká do medicíny a v následujících letech ji nejspíš významně promění. Regina Barzilay z MIT má pro vývoj nástrojů...
Mají savci feromony?

Mají savci feromony?

Pavel Stopka  |  8. 7. 2024
Chemická komunikace je způsob předávání a rozpoznávání látek, jímž živočichové získávají informace o jiných jedincích, o jejich pohlaví a věku, o...
Jak funguje moderní speleologie

Jak funguje moderní speleologie uzamčeno

Michal Filippi, Jan Sirotek  |  8. 7. 2024
Přesně před 150 lety byla na prodej Mamutí jeskyně. Systém, který do té doby sloužil jako místo pro těžbu ledku z guana, byl k mání za pouhých...