Ученые из университета Пенсильвании создали передовую квантовую технику, позволяющую регистрировать сигналы отдельных атомов. Это открывает новые возможности для научных исследований. Работа представлена в журнале. .
Прорыв в ядерной спектроскопии
Новая методика является усовершенствованной версией ядерного квадрупольного резонанса (NQR), традиционно применяемого для анализа фармацевтических препаратов и обнаружения взрывчатых веществ. Теперь технология может фиксировать сигналы от отдельных атомов, что раньше считалось невозможным.
«Учёным удалось выделить ядра и обнаружить едва заметные отличия в молекулах, ранее признанных одинаковыми. Эта технология позволяет исследовать молекулярную структуру и динамику на принципиально новом уровне, — подчеркнул Ли Бассетт, руководитель лаборатории квантового проектирования Пенсильванского университета и старший автор исследования.
Неожиданное открытие
Случайно во время работы с азотными вакансиями в алмазах — микроскопическими дефектами, применяемыми в квантовой сенсорике — произошло важное открытие. Алекс Брайтвейзер, один из авторов исследования, заметил необычные сигналы, которые сначала приняли за экспериментальный артефакт. Впоследствии анализ показал, что команда столкнулась с физическим эффектом, прежде считавшимся несущественным.
«Дошло до нас, что мы не просто фиксируем отклонение от нормы, а обнаруживаем принципиально новое явление в области физики. — разъяснил Брайтвейзер, в настоящее время занимающийся исследованиями в IBM.
Применение и перспективы
Новая методика дает возможность изучать отдельные молекулярные взаимодействия, что принципиально для создания лекарственных препаратов и исследования белков. Это схоже с выделением одной строки информации из многостраничного документа. — разъяснил Матье Уэлле, соавтор исследования.
Сотрудничество с Делфтским техническим университетом в Нидерландах позволило объединить экспериментальную физику, квантовую сенсорику и теоретическое моделирование.
Эта технология способна решать важные задачи науки, например, исследовать процессы, контролирующие молекулы.
Разработка не только увеличивает возможности спектроскопии, но и может стать причиной новых открытий в квантовой физике и медицине.