一組科學(xué)家報(bào)告，被困在由有機(jī)分子制成的小籠子里的氫分子具有意想不到的量子行為，這表明籠子結(jié)構(gòu)影響著囚禁在里面分子的行為。
這是一個(gè)不明飛行物嗎?不。這是困在有機(jī)包合物籠內(nèi)旋轉(zhuǎn)的一個(gè)氫分子的概率分布。
華盛頓卡內(nèi)基研究所科學(xué)家蒂姆斯特羅貝爾等發(fā)現(xiàn)，如果被困在小小有機(jī)分子籠子里，氫分子會(huì)展現(xiàn)出意想不到的量子行為，這一研究說明在極小尺度空間內(nèi)，被限制的分子行為會(huì)出現(xiàn)很大改變。和經(jīng)典力學(xué)的最大區(qū)別是，量子尺度下的不確定性，具有不連續(xù)性和幾率特征，量子的運(yùn)動(dòng)速度和質(zhì)量絕對(duì)不能同時(shí)測(cè)定。使用最先進(jìn)的非彈性中子能譜儀，能對(duì)包合物分子結(jié)構(gòu)在原子水平上進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察。包合物由一個(gè)晶格結(jié)構(gòu)形式的籠子，可像一個(gè)分子級(jí)監(jiān)獄捕捉小分子，研究團(tuán)隊(duì)使用對(duì)苯二酚包合物籠子捕捉氫氣分子。讓一個(gè)氫氣分子關(guān)閉在每個(gè)籠子里，這樣可以對(duì)孤立的氫氣分子的量子行為進(jìn)行詳細(xì)檢查。
斯特羅貝爾解釋說：“將單個(gè)孤立粒子限制在一定空間內(nèi)，給研究這種顆粒的量子行為提高了幾乎完美的條件�！毖芯啃〗M觀察了在籠子里慌亂和旋轉(zhuǎn)的氫分子。令人驚訝的是，籠內(nèi)的氫氣分子可以在所有的方向自由旋轉(zhuǎn)�！皻浞肿拥男袨轭愃朴谡掣皆谝粋�(gè)金屬表面，這是第一次觀察到困在包合物內(nèi)的氫分子，這種二維阻礙轉(zhuǎn)子的量子行為特征。研究結(jié)果證明，包合物籠的局部結(jié)構(gòu)極大地影響氫氣分子的動(dòng)力學(xué)，導(dǎo)致兩個(gè)沒有化學(xué)鍵的維度偏愛旋轉(zhuǎn)。這一發(fā)現(xiàn)可能為設(shè)計(jì)新的儲(chǔ)氫材料提高重要思路。 |
