| 分子制冷接近絕對零度 |
| 2012-8-29 中國冷鏈物流網www.jsslwood.com |
科學家使用激光，把分子冷凍到接近絕對零度(-273°C)。這將是邁向控制物質化學物理過程，制造量子計算器的重要一步。
美國耶魯大學的愛德華?舒曼和戴維?德米爾，通過原有技術并加入幾項新技術手段，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到這樣的低溫。這一結果發(fā)布在英國《自然》雜志網站上。
當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定律。在與它們的低能級相應的狀態(tài)下振動，這被用作超敏加速計和量子鐘，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隊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的化學特性進行硏究。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，構建一個反應系統(tǒng)，讓超冷粒子在其中相互反應，而這正是超冷原子無法實現的。
冷卻分子比冷卻單個的原子要復雜困難得多，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，經過上千次這種反應作用，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。
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。而且，分子會以原子鍵和旋轉、自旋的方式儲存能量于其體系結構中，這些因素都導致很難令分子變冷。
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現整體制冷。他們首先選中了氟化鍶，因為通過測算他們認為，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，他們用了一種預先冷凍的氟化鍶，并取得了良好的實驗效果。
用于量子計算器
盡管目前的溫度還未達到最低，但硏究小組已在設法讓氟化鍶冷卻到大約三百微開氏度。他們表示，從主要的基本數據得知，這個溫度還能降得更低。如果進一步把激光制冷技術拓展到分子，就能讓多種不同的分子達到超冷穩(wěn)定。
戴維.德米爾說，最終超冷材料將應用在量子計算器上。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，也就是說它們能夠用來執(zhí)行分類量子計算，更有可能突破現有計算器的編碼和譯碼問題，實現量子重迭與牽連原理產生的巨大計算能力。 |
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