ข้อเสนอที่ยิ่งใหญ่สำหรับโมเลกุลชนิดใหม่

นักวิจัยได้คาดการณ์ถึงการมีอยู่ของโมเลกุลขนาดมหึมาชนิดใหม่ ซึ่งใหญ่พอที่จะแคระไวรัสได้ ที่ดูแปลกและทำตัวแปลกประหลาดยิ่งขึ้นไปอีก โมเลกุลดังกล่าว ซึ่งอธิบายไว้ในบทความที่ปรากฏในPhysical Review Lettersจะมีศักยภาพในการกำหนดค่าสองแบบพร้อมกัน ซึ่งเป็นความสามารถที่อาจพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในการจัดเก็บและส่งข้อมูลควอนตัมคำทำนายที่ยิ่งใหญ่ ในโมเลกุล Rydberg ที่ทำนายใหม่ อิเล็กตรอนสัญจรใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ห่างจากนิวเคลียส (สีแดง) และมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลขนาดเล็ก (ปลายด้านลบคือสีน้ำเงินและปลายด้านบวกคือสีเขียว) ในโครงร่างนี้ ยิ่งพื้นที่มืดมากเท่าไร ก็ยิ่งมีโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในบริเวณนั้นมากขึ้นเท่านั้น

S. RITTENHOUSE และ H. SADEGHPOUR/PHYS. รายได้จดหมาย 2010

อะตอมในสถานะตื่นเต้นสามารถมีอิเล็กตรอนที่สัญจรไปมาได้ไกลจากนิวเคลียส อะตอมยักษ์เหล่านี้เรียกว่าอะตอมของ Rydberg สามารถสร้างโมเลกุลที่ใหญ่กว่าโมเลกุลทั่วไปกว่าพันเท่า Seth Rittenhouse ผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า โมเลกุลที่คาดการณ์ใหม่จะมีขนาดใหญ่มากจนไวรัสขนาดเล็กซึ่งประกอบขึ้นจากโมเลกุลจำนวนมากของตัวมันเองสามารถใส่เข้าไปข้างในได้อย่างสมบูรณ์

ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ Rittenhouse และเพื่อนร่วมงานของเขา Hossein Sadeghpour ทั้งจาก Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ในเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ ได้ทำนายว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับอะตอมของรูบิเดียมขนาดยักษ์ในรัฐ Rydberg หากถูกนำเข้ามาใกล้โมเลกุลขนาดเล็ก ของโพแทสเซียมและรูบิเดียม โดยมีประจุไฟฟ้าบวกที่ปลายด้านหนึ่งและมีประจุลบที่ปลายอีกด้านหนึ่ง การแยกประจุนี้เรียกว่าไดโพลโมเมนต์ จะไม่แรงพอที่จะฉีกอิเล็กตรอนที่เร่ร่อนออกจากอะตอมยักษ์ แต่อิเล็กตรอนจะพบว่าไดโพลต้านทานไม่ได้ การคำนวณแสดงให้เห็น Rittenhouse กล่าวว่า “ประจุที่เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยนั้นก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้อิเล็กตรอนเข้าใกล้มัน”

ด้วยวิธีนี้ อะตอมยักษ์และโมเลกุลขนาดเล็กจะสร้างโมเลกุล Rydberg 

ด้วยพันธะเคมีชนิดใหม่ทั้งหมด นักวิจัยคาดการณ์ “เมื่อคุณพูดถึงเคมี คุณจะพูดถึงพันธะ” ริทเทนเฮาส์กล่าว “พันธบัตรประเภทนี้เป็นของใหม่”

ในปี 2000 Chris Greene นักฟิสิกส์ปรมาณูจาก JILA และมหาวิทยาลัย Colorado ที่ Boulder และเพื่อนร่วมงานได้ทำนายการมีอยู่ของโมเลกุล Rydberg ที่ประกอบด้วยอะตอมที่ตื่นเต้นและอะตอมที่เป็นกลาง นักวิจัยคำนวณว่าอิเล็กตรอนโรมมิ่งของอะตอมที่ถูกกระตุ้นนั้นต้องการที่จะบินวนรอบๆ อะตอมที่เป็นกลางและก่อตัวเป็นเมฆอิเล็กตรอนที่มีลักษณะคล้ายกับไทรโลไบท์โบราณอย่างน่าประหลาดใจ

“ฉันคิดว่ามันเป็นเรื่องน่าประหลาดใจสำหรับหลายๆ คนเมื่อเราทำการทำนายเดิมของเรา เนื่องจากนักเคมีเชื่อว่าโมเลกุลไดอะตอมที่มีเพียงสองอะตอมสามารถเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์” กรีนกล่าว ด้วยการเพิ่มโมเลกุลที่มีประจุ การศึกษาครั้งใหม่ทำให้การคาดการณ์ของเขาก้าวไปอีกขั้น: “ฉันมองว่านี่เป็นส่วนขยายที่น่าสนใจจริงๆ” เขากล่าว

หนึ่งในการคาดการณ์ที่น่าสนใจที่สุดคือโมเลกุลยักษ์ตัวใหม่จะแสดงคุณสมบัติควอนตัมที่แปลกประหลาดซึ่งเรียกว่าการวางซ้อน แบบจำลองคาดการณ์ว่าโมเลกุลโพแทสเซียม-รูบิเดียมสามารถชี้ได้สองทิศทางพร้อมกัน โดยอะตอมของโพแทสเซียมจะอยู่ด้านบนและด้านล่างของอะตอมรูบิเดียมพร้อมกัน นักวิจัยเรียกสภาพที่เกิดขึ้นพร้อมกันอย่างน่าขนลุกนี้อย่างติดตลกว่า “แมวไรด์เบิร์ก” เพื่อเป็นการแสดงความเคารพต่อแมวชเรอดิงเงอร์ที่มีชื่อเสียงกว่า ซึ่งมีทั้งชีวิตและตายในเวลาเดียวกัน Rittenhouse กล่าวว่าสถานะซ้อนทับนี้อาจทำหน้าที่เป็น qubit ซึ่งเป็นข้อมูลควอนตัมเล็กน้อยที่สามารถจัดเก็บหรือส่งข้อความได้

“แม้ว่าฉันจะทำงานมากในด้านนี้ แต่ฉันยังไม่มีแนวคิดนี้ – และฉันคิดว่ามันฉลาดจริงๆ – ที่คุณมีสองรัฐ” กรีนกล่าว “เมื่อได้เห็นมัน มันชัดเจนอย่างสมบูรณ์ แต่ความจริงก็คือพวกเขาเป็นคนแรกที่เห็นสิ่งนั้น และฉันคิดว่านั่นเป็นผลงานที่ดีทีเดียว”

แต่เขาเตือนว่าโมเลกุลที่นำเสนอเหล่านี้อาจหายไปก่อนที่จะมีประโยชน์ ต้องเก็บไว้ในสภาวะเย็นจัด และคุณสมบัติทางควอนตัมนั้นเปราะบาง อายุขัยของโมเลกุลอยู่ที่ประมาณ 100 ไมโครวินาที ประโยชน์ที่เป็นไปได้ในการคำนวณควอนตัมคือ “ค่อนข้างยืดเยื้อสำหรับฉัน แต่แน่นอนว่ามันเป็นแง่มุมที่น่าสนใจที่ฉันไม่เคยนึกถึงมาก่อน” กรีนกล่าว

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง