您的位置:首页 > 探索头条 > 正文

在125万亿分之一秒内,科学家拍摄到:旋转的羰基硫化物分子

2020/6/24 5:51:22 来源:科学之美 浏览:


科学家已经使用精确调谐激光脉冲来拍摄分子的超快旋转,由此产生的“分子电影”追踪了一圈半的羰基硫化物(OCS)(一种由一个氧、一个碳和一个硫原子组成的杆状分子)在125万亿分之一秒内以高空间分辨率发生的运动。由DESY自由电子激光科学中心的Jochen Kupper和柏林Max Born研究所的Arnaud Rouzee领导的研究小组在《自然通讯》上发表了期研究发现。CFEL是DESY、马克斯·普朗克学会和汉堡大学的合作项目。同时也是汉堡大学教授的库珀说:

分子物理学长期以来一直梦想在胶片上捕捉原子在动态过程中的超快运动。然而,这绝不是简单的,因为分子领域通常需要具有原子大小波长的高能辐射才能看到细节。因此,研究小组采用了一种不同的方法:使用两束精确调谐的红外激光脉冲,以38万亿分之一秒(皮秒)的间隔使羰基硫化物分子快速一致地旋转。然后使用另一种波长更长的激光脉冲,以0.2万亿分之一秒的间隔来确定分子位置。

来自CFEL的研究主要作者伊万杰洛斯·卡拉马特斯科斯说:由于这种诊断激光脉冲会破坏分子,每次快照都必须重新启动实验。科学家总共拍摄了651张照片,涵盖了分子旋转的1.5个周期。按顺序组装后,这些照片产生了125皮秒的分子旋转薄膜。

羰基硫化物分子需要82万亿分之一秒,才能完成一个完整的旋转。把它的运动想象成一根旋转木棍是错误的,在这观察的过程是由量子力学控制。在这个尺度上,像原子和分子这样非常小的物体行为与周围的日常物体不同。分子位置和动量不能同时以最高精度确定,只能确定在特定时间特定地点找到分子的特定概率量子力学独特特征可以从电影中的许多图像中看出,在这些图像中:分子不是简单地指向一个方向,而是同时指向不同的方向——每个方向都有不同的概率。

正是这些方向和概率,在这项研究中实验成像。从这些单独的图像在82皮秒后开始重复,可以推断出羰基硫化物分子的旋转周期。该方法也可以用于其他分子和过程,例如研究内部的扭曲,即分子或手性化合物的扭转。作为一个试点项目,研究记录了硫化羰基超快旋转的高分辨率分子电影,能够达到的细节水平表明,该方法可以用来制作关于其他过程和分子动力学有指导意义的电影。

博科园|研究/来自:德国电子同步加速器研究所

参考期刊《自然通讯》

DOI: 10.1038/s41467-019-11122-y

交流、探讨、学习、科学圈

关注我们【微信公众号:博科园】后①回复「天象预报」可以看日食、月食、流星雨、行星冲日、凌日、掩星及未来100年天象等各种预报数据,有趣天文奇观及时更新;②回复「每日一天文图」可以看NASA镜像译制更新的每天一张天文照片,美国宇航局各种如哈勃望远镜等拍摄的高清大美宇宙天文照片;③回复「科研日报」可以看每日全球权威科研信息及研究论文,如《natural》《science》期刊等,还有“博科园”中文编译的科研日报;④回复「」购买人类最美54个公式,人类2600年精髓《公式之美》限量发售;⑤回复「索尔维会议」购买1927年第五届“索尔维会议”人类科学界“最后的晚餐”高清、绝版、彩色修复照;人类最强大脑的罕见聚会,世界上再没有第二张照片,能让人类感叹至今!⑥回复「DK博物大百科」购买6000多张珍贵照片,5000多个丰富物种,跨越地球45亿年历史,自然界的视觉盛宴《DK博物大百科》!福利在【微信公众号:博科园科学旗舰店】回复「我爱博科园」可领大量优惠代金劵


看看网友怎么说

冰河世纪8:转发了

v58761627788:可以看得出,所谓的观察其实就是与被观察对象产生交集……

万物的奥妙:转发了

何尊:转发了

千年未曾遇老妖:西医科学离科学还很遥远

v86066256972:说实话很美

陀螺—上帝掷出的骰子:科学真美!

民笑笑:观察者不一定有生命,但一定有“灵”,灵可以误差归结为信息的另一个通道(信息在这“黑体”范围内变成同阶的无限收敛奇点)。所以“以太”是不存在的物质,但物质却由“以太”组成的,由如时空可以交换不可穿梭一样。(反之亦然!这只是实用理解的角度罢了,要么以太,要么时空。所以真理无用,科学终归要和真理背道而驰才能有用)

v82093838769:125万亿分之一秒光能走一微米吗?

御风而行27:分子运动:物理之美;

用户2902123841190:科研日报

千年未曾遇老妖:西医科学和科学是两个概念,西医科学只是利用了科学的一些技术,科学对真理的完全认识还很遥远,西医科学离真理更加遥远。中医不能用科学解释只是说明科学还很LOW,若科学进一步得到全面深度认识,许多中医自然能得到验证。科学认为水在自然界存在固液汽三态循环,中医认为水在肌体内存在液汽运行的机制,西医科学未见肌体内汽的实态形式,只在液态里颠来倒去研究,因而对许多病症疑惑不解,无能为力,难道不可以说中医比西医更加科学?

丝蕴动人:万亿分之一秒 怎么拍的?

文章来源网络,版权归属原作者,未注明作者均因传阅太多无从查证。本站为公益性非盈利网站,在本网转载其他媒体稿件是为传播更多的信息,此类稿件不代表本网观点。如果本网转载的稿件涉及您的版权、名益权等问题,请尽快与我们联系,我们将第一时间处理!
  • 全球最灵敏暗物质实验宣布发现意外:或是苦寻40年的新粒子

    北京时间6月18日凌晨,位于意大利格兰萨索地下实验室的全球最灵敏暗物质实验XENON1T(“氙一吨”)宣布观测到了来源不明的意外结果,可能是一种被称作“轴子”(Axion)的新粒子。轴子在1977年被物理学家预言存在,是一种超出粒子物理标准模型的存在,由诺奖得主弗兰克·维尔切克(FrankWilcz

  • 无数巧合诞生了人类!太阳系被精心设计出来的?远比我们想复杂

    一直以来就有一个说法,太阳系的存在,特别是地球存在是需要非常极端条件的,而在自然状态下,这种条件几乎就不可能存在,因此有一种说法,整个太阳系就是被制造出来的!太阳系是怎么来的?现代天文理论认为太阳系诞生于一片星云,我们从银河系的多个区域观察到了正在形成中的恒星系,最著名的区域就是各位熟悉的猎户座M4

  • 青藏高原独特的地理与历史意义

    亚洲中部有一片平均海拔4000米以上高海拔区域,这里群山林立,高耸入云。我国境内的高海拔区域,被称为青藏高原,喜马拉雅山脉南坡,从东到西,还包括喀喇昆仑山脉、兴都库什山脉,被称为喜马拉雅一喀喇昆仑一兴都库什区域(HKH),再加上帕米尔高原,一起构成了地球上海拔最高的地理单元,被称为全球“第三极”地区

  • 三黑洞系统有多混乱?模拟显示,即使普朗克长度也能造成极度偏差

    在宇宙中,没有什么比黑洞更让人头疼的了。这个宇宙中的怪物,在视界范围内完全藐视任何物理定律,让我们完全不知道里面会发生什么。即使在视界范围之外,也有很大区域受到它恐怖引力的影响,变得十分混乱。可是,在这个宇宙中,即使是黑洞也会不甘寂寞,有的时候凑成一对,组成双黑洞系统。在双黑洞系统内,空间会变得更加

  • 探索红色星球!NASA“毅力号”火星车最早下月发射

    中新网6月18日电据美国中文网报道,距离美国宇航局的“毅力号”火星探测器7月20日的目标发射日期,只有一个多月的时间。当地时间17日,美国宇航局发文介绍这次火星探测的目标任务。据报道,探测器的天体生物学任务是寻找火星上过去微观生命的迹象,探索Jezero陨石坑着陆场的地质学,并展示关键技术,为未来的

  • 绝美奇观,2020超级日环食来啦

    在印度北部的一些狭窄廊道地区,人们可以在早上看到环食相,例如拉贾斯坦邦、哈里亚纳邦和乌塔拉坎德。在这个国家的其他地方,人们只能看到日偏食。能够明显看到环食带的几个地方是德赫拉敦、库鲁克谢特拉、查莫利、乔希马斯、西尔萨、加尔德。在印度,日环食发生的最大阶段时,月球遮蔽太阳的的程度几乎达到98.6%。日

  • 从12万颗恒星光谱数据中,首次挖掘出:3万颗M型矮星的基本参数

    基于天空大面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)发布的数据(DR1),天文学家首次推导出近3万颗M型矮星的基本参数,其研究成果发表在《arxiv》上。M型矮星也是我们银河系中最常见的恒星,也是寻找系外行星的绝佳目标。对这些恒星的观测有可能利用径向速度测量或凌日光度技术来识别新行星和超过地球大小的系

  • 当光子发生红移,能量流向了哪里?

    单原子移动时的能量流向了哪里?当他们在恒星之间穿梭,当宇宙在恒星和观察者之间扩展发生红移?当波长变长时,他所带的能量减少。毕竟,只要我们对能量有所了解,它是不会凭空产生也不会消失的。当你点燃木头生火,你可能觉着你产生了能量。但是实际发生的事却微妙的多:分子骨架被打破然后再重组,从一个不太稳定的状态(

  • 进展 | 金属玻璃中类声子属性研究进展

    声子是晶格集体振动的元激发。上世纪30年代人们通过引入这一量子化概念建立的晶体材料中晶格振动的动力学理论,成功地解释了很多相关的物理性质与物理现象,如固体的比热、电阻、BCS超导机制等。另一方面,自然界中还存在大量原子长程排列无序的非晶态固体,其原子的无序排列造成了空间平移对称性破缺,人们对它的动力

  • 宇宙中超大质量黑洞的形成,是否与周围的星际气体和恒星有关?

    为什么宇宙星系中的超大质量黑洞那么多?众所周知,整个宇宙范围内密度最大的物体就是黑洞,只要是移动到其事件视界范围之内的物质,都会在它强大的引力作用下最终被吞噬。但是,黑洞也有不同的类型,比如,由我国天文学家发现的已知最大恒星质量黑洞LB-1,便是一种不同于中等质量恒星黑洞和超大质量黑洞的恒星质量黑洞