Który pik odpowiada danemu wzbudzeniu?

mikroskopia tunelowa z siatką Który pik odpowiada danemu wzbudzeniu?

13.10.2026 Źródło: komunikat prasowy Uniwersytet im. Christiana Albrechta w Kilonii | Tłumaczenie wykonane przez sztuczną inteligencję 2 min Czas czytania

Related Vendor

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Pobudzenie może wywołać w cząsteczce najróżniejsze procesy. Za pomocą mikroskopii tunelowej naukowcy z Uniwersytetu im. Christiana Albrechta w Kilonii wykazali, w jaki sposób można przyporządkować stany kwantowe na podstawie pomiarów: czy to drgania, zmiany spinowe, czy też zmiana orbitalna generują sygnał?

Dr Alexander Weismann (po lewej) i dr Arnab Banerjee badają wzbudzenie cząsteczek pod mikroskopem tunelowym.(Zdjęcie: Sophie Humbert, Uniwersytet w Kilonii) — Dr Alexander Weismann (po lewej) i dr Arnab Banerjee badają wzbudzenie cząsteczek pod mikroskopem tunelowym.
(Zdjęcie: Sophie Humbert, Uniwersytet w Kilonii)

Cząsteczki można wprowadzić w najróżniejsze stany kwantowe. Jak rozróżnić te stany podczas pomiarów, skoro modele teoretyczne są niewiarygodne? I jaki proces wzbudzenia kryje się za danym sygnałem pomiarowym?

Właśnie z tymi pytaniami zmierzył się dr Arnab Banerjee, badając pojedyncze cząsteczki kobaltocenu za pomocą spektroskopii tunelowej. Zmierzone widma wykazały oszałamiającą różnorodność wzbudzeń. Wspólnie z kolegami z Uniwersytetu Christiana Albrechta w Kilonii (CAU) oraz z Hiszpanii udało mu się rozszyfrować te dane w nowy sposób. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie „Physical Review Letters” i wyróżnione przez redakcję w sekcji „Editors’ Suggestion”.

Co kryje się za szczytami

W ramach swoich badań naukowcy zbadali cząsteczkę kobaltocenu na powierzchni ołowiu, która w bardzo niskich temperaturach staje się nadprzewodząca, czyli przewodzi prąd bez oporu. W tym celu zespół wykorzystał mikroskop tunelowy. Jego metalową końcówkę zbliżyli do cząsteczki na tyle, by elektrony mogły pokonać tę niewielką odległość. Zmieniając energię elektronów i rejestrując przepływający prąd, naukowcy uzyskali widmo: Skokowy wzrost natężenia prądu sygnalizuje, że przy danej energii w cząsteczce uruchamia się jakiś proces. Jednak sam skok nie wskazuje jeszcze, jaki dokładnie proces się za tym kryje. Sytuacja staje się szczególnie zagmatwana, gdy w tym samym widmie występuje wiele różnych wzbudzeń.

Aby rozróżnić poszczególne sygnały, zespół wprowadził do cząsteczki dodatkowe elektrony, a następnie je usunął. Naukowcy zbadali również wpływ silnego pola magnetycznego na procesy wzbudzenia. Połączenie tych dwóch czynników pozwoliło ostatecznie określić rodzaj wzbudzenia – czy to drganie cząsteczki, odwrócenie spinów elektronów, czy też przejście elektronu między różnymi orbitalami.

Spojrzenie do wnętrza cząsteczki

Pomiary pokazują nie tylko, przy jakich energiach występują wzbudzenia. Określono również przestrzenny rozkład prawdopodobieństwa wzbudzenia z rozdzielczością submolekularną. Porównanie z wynikami skomplikowanych obliczeń (teoria funkcjonalna gęstości, rozszerzenie zależne od czasu TDDFT) potwierdziło przyporządkowanie sygnałów pomiarowych do odpowiednich stanów cząsteczek.

„Cząsteczki są układami kwantowymi. Aby kontrolować ich stany i ewentualnie wykorzystać je jako elementy składowe komputerów kwantowych, niezbędne są niskie temperatury” – mówi dr Alexander Weismann, współautor badania. „Obecnie fizycy z Kilonii prowadzą pionierskie badania nad zjawiskami kwantowymi w ramach projektu KiNSIS – Kiel Nano, Surface and Interface Science. Mam nadzieję, że Uniwersytet Christiana Albrechta w Kilonii (CAU) nie zrezygnuje z tej obiecującej dziedziny badań”.

Oryginalna publikacja: Banerjee, A. i in.: Współistnienie wzbudzeń spinowych, drganiowe i orbitalne w widmach przewodności, Physical Review Letters 137, 116403 (2026); DOI: 10.1103/mwl6-8nzl

Zapisz się do newslettera już teraz

Nie przegap naszych najlepszych treści

Business E-mail

Proszę podać prawidłowy adres e-mail.

Klikając „Zapisz się do newslettera”, wyrażam zgodę na przetwarzanie i wykorzystywanie moich danych zgodnie z formularzem zgody (rozwiń, aby poznać szczegóły) i akceptuję warunki korzystania. Więcej informacji znajdziesz w naszej polityce prywatności. Wyrażenie zgody dotyczy w szczególności przesyłania biuletynów redakcyjnych drogą elektroniczną oraz łączenia danych w celach marketingowych z wybranymi partnerami reklamowymi (np. LinkedIn, Google, Meta).

Stan na dzień: 20.11.2020 r.

Jest dla nas sprawą oczywistą, że w sposób odpowiedzialny obchodzimy się z danymi osobowymi użytkowników. Jeśli gromadzimy dane osobowe, przetwarzamy je zgodnie z obowiązującymi przepisami o ochronie danych. Szczegółowe informacje można znaleźć tutaj: Polityka prywatności.

Zgoda na wykorzystanie danych do celów reklamowych

Wyrażam zgodę na wykorzystywanie przez spółkę Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planck-Str. 7-9, 97082 Würzburg, Niemcy, oraz przez wszystkie spółki z nią powiązane w rozumieniu §§ 15 i nast. niemieckiej ustawy o spółkach akcyjnych AktG (dalej: Vogel Communications Group) mojego adresu e-mail do przesyłania mi newsletterów redakcyjnych. Lista spółek stowarzyszonych znajduje się tutaj.

Treść newslettera obejmuje produkty i usługi wszystkich wyżej wymienionych spółek, w tym na przykład czasopisma branżowe i książki specjalistyczne, wydarzenia i targi branżowe, a także produkty i usługi związane z wydarzeniami, oferty i usługi mediów drukowanych i wirtualnych, takie jak inne newslettery informacyjne, konkursy, kampanie leadowe, badania rynku online i offline, specjalistyczne portale internetowe i oferty e-learningowe. Jeśli pobrany został również mój osobisty numer telefonu, może być on wykorzystany do składania ofert dotyczących wymienionych wyżej produktów i usług wyżej wymienionych spółek oraz do badań rynkowych.

Moja zgoda obejmuje również przetwarzanie mojego adresu e-mail i numeru telefonu w celu porównania danych w celach marketingowych z wybranymi partnerami reklamowymi, takimi jak np. LinkedIn, Google i Meta. W tym celu Vogel Communications Group może przekazać wskazane dane w postaci zahashowanej partnerom reklamowym, a partnerzy ci mogą następnie wykorzystywać je w celu ustalenia, czy posiadam również konto w odpowiednich serwisach tych partnerów reklamowych. Grupa Vogel Communications wykorzystuje tę funkcję do celów retargetingu (upselling, cross-selling i budowanie lojalności klientów), tworzenia tzw. grup odbiorców podobnych (Lookalike Audiences) w celu pozyskiwania nowych klientów oraz jako podstawę do wykluczania odbiorców z bieżących kampanii reklamowych. Więcej informacji można znaleźć w sekcji „Porównanie danych w celach marketingowych” w polityce prywatności.

Jeśli otworzę na stronach internetowych chronione treści umieszczone na portalach Grupy Vogel Communications, w tym jej spółek stowarzyszonych w rozumieniu §§ 15 i nast. niemieckiej ustawy o spółkach akcyjnych AktG, muszę zarejestrować się, podając dodatkowe dane, aby uzyskać dostęp do tych treści. W zamian za bezpłatny dostęp do treści redakcyjnych, moje dane mogą być wykorzystywane zgodnie z niniejszą zgodą do tutaj określonych celów. Nie dotyczy to porównywania danych w celach marketingowych.

Prawo do wycofania zgody

Jestem świadomy(a), że w przyszłości mogę wycofać zgodę w dowolnym momencie. Wycofanie przeze mnie zgody nie ma wpływu na zgodność z prawem przetwarzania, którego dokonano na podstawie mojej zgody do momentu jej wycofania. Aby wycofać zgodę, mogę skorzystać z formularza kontaktowego dostępnego pod adresem https://contact.vogel.de/pl. Jeśli nie chcę już otrzymywać subskrybowanych przeze mnie newsletterów, mogę zrezygnować z subskrypcji naciskając w link znajdujący się na końcu newslettera. Więcej informacji na temat mojego prawa do wycofania zgody, a także konsekwencji wycofania zgody znajduje się tutaj: Polityka prywatności, sekcja Newslettery redakcyjne.