科学家揭示量子领域分子的秘密舞蹈！

科学家揭示量子领域分子的秘密舞蹈！

2025 年 8 月 8 日，法兰克福歌德大学的研究人员将报告在量子机械运动可视化方面取得的重大进展。作为与马克斯·普朗克核物理研究所和位于汉堡附近谢内费尔德的欧洲 XFEL 联合项目的一部分，他们首次在较大分子中实现了量子力学零点运动。这种运动即使在绝对零温度下也会发生，这意味着分子即使处于最低能量状态也不会静止。

研究小组检查了一种复杂的分子 2-碘吡啶 (C5H4IN)，它由 11 个原子组成。该成果发表在著名期刊《科学》上。 Till Jahnke 教授解释说，分子中的原子以耦合方式振动，它们的运动不是独立的。在分析过程中，记录了碘吡啶的 27 种不同振动模式。

库仑爆炸法

为了研究这些量子力学现象，该团队使用了库仑爆炸成像（CEI）。这种方法允许 X 射线激光脉冲从原子中去除电子，从而形成带正电的离子结构。原子核爆炸性地飞散，这被描述为微观大爆炸。测量结果表明，带电原子可以在经典预期的分子水​​平之外找到，这为量子涨落开辟了新的见解。

用于此目的的 COLTRIMS 反应显微镜是在法兰克福开发的，可测量原子碎片撞击的时间和位置。这使得分子结构的精确重建成为可能。收集的数据最初记录在 2019 年欧洲 XFEL 的另一项实验中，与理论物理学家的合作显着改善了对这些测量数据的解释。

未来研究展望

这些研究的结果为研究复杂的量子力学系统（例如分子中电子的运动）开辟了新的视角。作为联邦和州卓越战略的一部分，未来的一个项目旨在研究更大的分子并创建其运动的时间分辨电影。时间分辨率可能会低于飞秒，这有望在分子物理和化学方面取得重大进展。

该团队的科学成就说明了跨学科合作在现代研究中的重要性。这些进展对于加深我们对分子基本物理过程的理解并进一步突破量子力学研究的界限至关重要。这些发现， 法兰克福大学puk.de, cui-advanced.uni-hamburg.de 也 自然网 全面记录，代表了实验物理学的一个里程碑。