
Физики научились управлять вращением отдельных молекул европия
Физики из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США сообщили, что теперь могут вращать одну молекулу в разные стороны с заданным углом. Ключевой компонент — один атом европия, редкоземельного элемента, который расположен в центре комплексного соединения из других нанокомпонентов. Профессор физики Со Вай Хла рассказал, что перед командой учёных изначально стояла задача — понять свойства редкоземельных элементов на уровне атомов.
Со Вай Хла сообщил, что исследователи теперь могут повернуть молекулярный комплекс европия на 60 или 120 градусов в том или ином направлении. И пояснил, что способность управлять движением такого редкоземельного комплексного соединения может повлиять на широкий спектр технологий. Возможность вращения молекулы европия по требованию может расширить его применение в микроэлектронике следующего поколения, а также в квантовых компьютерах. И эти новые устройства будут работать с более низким уровнем энергопотребления.
Ключевые компоненты комплексного соединения — один атом европия с положительным зарядом и две небольшие молекулы с отрицательным зарядом. Атом европия находится в центре комплекса, в то время как одна из меньших молекул находится сбоку, а другая внизу. Поскольку противоположности притягиваются, эти отрицательные и положительные заряды удерживают компоненты вместе без необходимости в химической связи. А меньшая молекула внизу закрепляет комплекс на листе золота. Этот лист играет роль стола, чтобы удерживать всё комплексное соединение в одном месте. В бытовом сравнении, точно так же, как плоская твёрдая поверхность нужна, чтобы вращать бутылку.
— Со Вай Хла, физик из Центра наноразмерных материалов (CNM) Министерства сельского хозяйства США в Аргонне и профессор физики в Университете Огайо.
Две отрицательно заряженные молекулы в комплексе работают вместе, действуя как блок управления. Чтобы запустить вращение, команда подала электроэнергию в определённую точку комплекса через наконечник сканирующего туннельного микроскопа. В исследовании говорится, что используемый зонд не только контролирует вращение, но и может визуализировать процесс для изучения.
При температуре в 100 Кельвинов (минус 173,15 по Цельсию) полученное комплексное соединение постоянно вращается. Вращение прекращается, когда учёные снижают температуру до ультрахолодных 5 К, то есть до −268,15 °C. Подача тока запускает желаемое вращение на 60 или 120 градусов, по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от того, куда направлено электрическое поле.
Редкоземельные элементы легко соединяются с другими «участниками» таблицы Менделеева в земной коре. То есть получать чистые редкоземельные элементы для гаджетов сложно и дорого. Также дорого извлекать их из соответствующих отходов. Термин «редкоземельный» обманчив. Редкоземельные элементы не столько редкие, сколько сложные для извлечения. Но это важное сырьё для многих электронных устройствах: сотовых телефонов, жёстких дисков ПК, солнечных панелей и мониторов с плоским экраном. В отчёте об исследовании учёные сообщили, что европиевый комплекс новой разработки уменьшит количество редкоземельных элементов, необходимых для устройств, то есть удешевит массовое производство.
Со Вай Хла сообщил, что исследователи теперь могут повернуть молекулярный комплекс европия на 60 или 120 градусов в том или ином направлении. И пояснил, что способность управлять движением такого редкоземельного комплексного соединения может повлиять на широкий спектр технологий. Возможность вращения молекулы европия по требованию может расширить его применение в микроэлектронике следующего поколения, а также в квантовых компьютерах. И эти новые устройства будут работать с более низким уровнем энергопотребления.
Ключевые компоненты комплексного соединения — один атом европия с положительным зарядом и две небольшие молекулы с отрицательным зарядом. Атом европия находится в центре комплекса, в то время как одна из меньших молекул находится сбоку, а другая внизу. Поскольку противоположности притягиваются, эти отрицательные и положительные заряды удерживают компоненты вместе без необходимости в химической связи. А меньшая молекула внизу закрепляет комплекс на листе золота. Этот лист играет роль стола, чтобы удерживать всё комплексное соединение в одном месте. В бытовом сравнении, точно так же, как плоская твёрдая поверхность нужна, чтобы вращать бутылку.
Обычно, если вы прикрепляете комплекс с положительными и отрицательными зарядами к металлическому листу, то заряды рассеиваются. Мы были в восторге, когда этого не произошло. Наши расчёты показали, что атомы в комплексе, окружающем атом европия, действуют как изолятор, который предотвращает рассеивание зарядов по листу из золота
— Со Вай Хла, физик из Центра наноразмерных материалов (CNM) Министерства сельского хозяйства США в Аргонне и профессор физики в Университете Огайо.
Две отрицательно заряженные молекулы в комплексе работают вместе, действуя как блок управления. Чтобы запустить вращение, команда подала электроэнергию в определённую точку комплекса через наконечник сканирующего туннельного микроскопа. В исследовании говорится, что используемый зонд не только контролирует вращение, но и может визуализировать процесс для изучения.
При температуре в 100 Кельвинов (минус 173,15 по Цельсию) полученное комплексное соединение постоянно вращается. Вращение прекращается, когда учёные снижают температуру до ультрахолодных 5 К, то есть до −268,15 °C. Подача тока запускает желаемое вращение на 60 или 120 градусов, по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от того, куда направлено электрическое поле.
Редкоземельные элементы легко соединяются с другими «участниками» таблицы Менделеева в земной коре. То есть получать чистые редкоземельные элементы для гаджетов сложно и дорого. Также дорого извлекать их из соответствующих отходов. Термин «редкоземельный» обманчив. Редкоземельные элементы не столько редкие, сколько сложные для извлечения. Но это важное сырьё для многих электронных устройствах: сотовых телефонов, жёстких дисков ПК, солнечных панелей и мониторов с плоским экраном. В отчёте об исследовании учёные сообщили, что европиевый комплекс новой разработки уменьшит количество редкоземельных элементов, необходимых для устройств, то есть удешевит массовое производство.
- Дмитрий Ладыгин
- ru.wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Вот уже 17 лет власти Египта запрещают археологам исследовать легендарный Лабиринт
Что скрывает Египет: библиотеку Атлантиды или доказательства переписывания истории?...

Воскрешение монстра: Colossal возвращает к жизни 3,6-метровую птицу-убийцу моа!
Сможет ли 230-килограммовый гигант из Новой Зеландии выжить среди людей?...

Кости Христа находятся... в США: Тамплиеры бросают вызов Ватикану с помощью ДНК-тестов
Глава ордена: «Саркофаги с останками семьи Иисуса спрятаны от Папы. Мы везли не золото — везли Бога»....

«Богатые тоже плачут»: США открыли «новую эру энергетики» — 800 часов в год без света!
Штаты хвастались ИИ, а электросети «горят» даже от чат-ботов… Россия тем временем запускает термояд....

Антарктида включила режим самоуничтожения? Лед тает, соль растет
Данные со спутников вызвали настоящую панику среди ученых....

Пока все спорят, был ли «Титаник» непотопляемым, вот что обещали за билет в 8700 $ (≈ 220 000 сегодня)
Эксперты рассказали, почему никто не верил в катастрофу....

Такого экологи не ждали: Китай очистил у себя воздух и... подогрел всю планету
Хотели, как лучше, а получилась климатическая бомба....