打破玻恩·奥本海默近似 实验揭开了理论上存在已久的量子现象
发布时间：2023-10-05 14:20:55 所属栏目：动态 来源：
导读：近一个世纪前，物理学家马克斯-玻恩和 J. 罗伯特-奥本海默提出了一个关于量子力学在分子中运行的假设。这些分子由复杂的原子核和电子系统组成。玻恩-奥本海默近似假设，分子内原子核和电子的运动是独立发生的，可以分
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近一个世纪前，物理学家马克斯-玻恩和 J. 罗伯特-奥本海默提出了一个关于量子力学在分子中运行的假设。这些分子由复杂的原子核和电子系统组成。玻恩-奥本海默近似假设，分子内原子核和电子的运动是独立发生的，可以分开处理。 一个含有两个铂原子的分子吸收了一个光子后开始振动。振动使聚合物分子的电子自旋发生翻转，从而使电子系统旋转的同时改变电子相互间的状态，这种运动现象被称为系统间交叉。 这个模型在绝大多数情况下都是有效的，但科学家们正在测试它的极限。最近，一个科学家小组证明了这一假设在极快的时间尺度上被打破，揭示了原子核和电子动力学之间的密切关系。这一发现可能会影响太阳能转换、能源生产、量子信息科学等领域的分子设计。 当分子内原子核的运动变化影响到电子的运动时，就会产生一种叫做自旋-振动效应的现象。当分子内的原子核因其固有能量或光等外部刺激而振动时，这些振动会影响其电子的运动，进而改变分子的自旋，这是一种与磁性有关的量子力学性质。 在一个称为系统间交叉的过程中，受激发的分子或原子通过翻转其电子自旋方向来改变其电子状态。系统间交叉在许多化学过程中都发挥着重要作用，包括光伏设备、光催化，甚至生物发光动物。要实现这种交叉，需要特定的条件和相关电子状态之间的能量差异。 阿贡杰出研究员、西北大学化学教授、这两项研究的共同通讯作者陈林说："我们使用超短激光脉冲--低至七飞秒，即十亿分之七秒--来实时跟踪原子核和电子的运动，这显示了自旋-振动效应是如何驱动体系间交叉的。" 研究小组研究了北卡罗来纳州立大学教授、两项研究的共同通讯作者费利克斯-卡斯特拉诺（Felix Castellano）设计的四个独特的分子系统。每个系统都与其他系统相似，但它们的结构中包含可控的已知差异。这使得研究小组能够利用略有不同的系统间交叉效应和振动动力学来更全面地了解两者之间的关系。 在振动运动的诱导下，分子中的自旋-振动效应改变了分子内部的能量分布，增加了系统间交叉的概率和速率。此次的研究小组还令人意外地发现了与对撞机的自旋振子效应的超高能量运行密不可分的关键中间电子相互作用态。 实验所揭示的深刻见解代表着在利用这种强大的量子力学关系设计分子方面向前迈进了一步。这对太阳能电池、更好的电子显示屏，依赖于物理学中关于光线与物质的交互作用所研究的疗法，可具有高度的应用价值。 （编辑：汽车网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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