| 分子制冷接近絕對零度 |
| 2012-8-29 中國冷鏈物流網(wǎng)m.snksafetynets.com |
科學(xué)家使用激光，把分子冷凍到接近絕對零度(-273°C)。這將是邁向控制物質(zhì)化學(xué)物理過程，制造量子計(jì)算器的重要一步。
美國耶魯大學(xué)的愛德華?舒曼和戴維?德米爾，通過原有技術(shù)并加入幾項(xiàng)新技術(shù)手段，把氟化鍶(SrF)冷凍到僅有幾百微開氏度，這是首次使用單分子激光制冷達(dá)到這樣的低溫。這一結(jié)果發(fā)布在英國《自然》雜志網(wǎng)站上。
當(dāng)原子被冷凍到接近絕對零度時，它們就會遵守特殊的量子力學(xué)定律。在與它們的低能級相應(yīng)的狀態(tài)下振動，這被用作超敏加速計(jì)和量子鐘，原子本身也會黏在一起形成一種“超級原子”，這就是著名的“玻色——愛因斯坦凝聚”。
激光冷凍氟化鍶
戴維?德米爾和他的硏究團(tuán)隊(duì)則希望將分子冷卻到非常接近絕對零度的低溫，以便于他們對量子力學(xué)的化學(xué)特性進(jìn)行硏究。由于分子的兩極類似一個有著南極和北極的小磁體，硏究人員可利用這一性質(zhì)，構(gòu)建一個反應(yīng)系統(tǒng)，讓超冷粒子在其中相互反應(yīng)，而這正是超冷原子無法實(shí)現(xiàn)的。
冷卻分子比冷卻單個的原子要復(fù)雜困難得多，原子能被冷卻是由于激光束中的光粒子被原子吸收并重新發(fā)出光子，從而令原子失去部分動能，經(jīng)過上千次這種反應(yīng)作用，原子會被冷凍到趨近絕對零度，即在絕對零度附近十億分之幾的溫度范圍內(nèi)。
戴維?德米爾說，分子制冷并不一件容易辦到的事，分子比原子更重，因此更難對激光起反應(yīng)。而且，分子會以原子鍵和旋轉(zhuǎn)、自旋的方式儲存能量于其體系結(jié)構(gòu)中，這些因素都導(dǎo)致很難令分子變冷。
別的硏究者制造超冷分子是通過冷卻單個原子并將它們聚合在一起形成超冷分子，但戴維.德米爾則打算將整個分子一下冷卻。他的硏究小組采用了一種新方法，使得分子在同一方向上實(shí)現(xiàn)整體制冷。他們首先選中了氟化鍶，因?yàn)橥ㄟ^測算他們認(rèn)為，這種分子不太可能發(fā)生振動，因此有利于制冷；隨后，他們使用一束彩色激光，用來確保能量被分子吸收同時又不會讓它們自旋；最后，他們用了一種預(yù)先冷凍的氟化鍶，并取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。
用于量子計(jì)算器
盡管目前的溫度還未達(dá)到最低，但硏究小組已在設(shè)法讓氟化鍶冷卻到大約三百微開氏度。他們表示，從主要的基本數(shù)據(jù)得知，這個溫度還能降得更低。如果進(jìn)一步把激光制冷技術(shù)拓展到分子，就能讓多種不同的分子達(dá)到超冷穩(wěn)定。
戴維.德米爾說，最終超冷材料將應(yīng)用在量子計(jì)算器上。由于超冷分子具有“磁體”特征，這表明分子間能通過磁場而互相反應(yīng)，也就是說它們能夠用來執(zhí)行分類量子計(jì)算，更有可能突破現(xiàn)有計(jì)算器的編碼和譯碼問題，實(shí)現(xiàn)量子重迭與牽連原理產(chǎn)生的巨大計(jì)算能力。 |
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