
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

Ученые поражены: у растений есть секретный второй набор корней глубоко под землей
Это не только сенсация в ботанике, это вообще переворот в науке....

Найдено идеальное место для жизни на Марсе
По словам ученых, оно похоже… на нашу Сибирь....

Уникальная находка в Нидерландах: археологи обнаружили римский лагерь далеко за пределами Империи
Как лидар и искусственный интеллект нашли объект-«невидимку» II века....

Тайна разгадана: стало известно, почему большинство кошек предпочитают спать строго на одном боку
Оказалось, что это древний защитный механизм, которому миллионы лет....

32 удивительных подарка за последние 20 лет: ученые пытаются понять, за что косатки «балуют» людей
Природная доброта? Любопытство? Желание выйти на контакт?...

Эксперты обнаружили существ, переживших прямой удар астероида, который уничтожил динозавров
Почему конец света — это вовсе не повод, чтобы вымирать?...

Ученые хотят создать хранилище микробов, чтобы те… не вымерли
Звучит кошмарно, но на самом деле от этого зависит судьба всего человечества....