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研究人员绘制量子波函数隐藏的 3D 几何图形
哥廷根大学的物理学家使用桌面软 X 射线激光器对三维波函数进行成像。分子内的电子不占据一个固定点。相反，量子力学通过“波函数”来描述它，这是一种给出位置和动量等属性的概率的数学图。在分子内，这些电子波函数被称为 [...]
来源:SciTech日报哥廷根大学的物理学家使用桌面软 X 射线激光器对三维波函数进行成像。
分子内的电子不占据一个固定点。相反，量子力学通过“波函数”来描述它，这是一种给出位置和动量等属性的概率的数学图。
在分子内，这些电子波函数被称为“分子轨道”。它们的形状包含有关分子如何吸收光、与周围环境相互作用或发生化学反应的信息。
因此，捕获完整的三维波函数将为研究人员提供分子行为的有力视角。然而，生成这样的图像仍然是一项重大的实验挑战。
哥廷根大学的一个跨学科小组现已对纳米级有机分子的三维波函数进行了成像。通过将先进的光电子能谱与数学算法相结合，研究人员以小于相邻碳原子之间距离的尺度重建了细节。研究结果发表在《自然通讯》上。
间接方法重建轨道
“波函数是量子力学中的一个基本量，但它无法直接观察或测量，”哥廷根大学的 Stefan Mathias 教授解释道。
研究人员转而使用光电子能谱，这是一种测量分子发射电子动量的间接技术。这些测量揭示了波函数的一半，而没有物理改变其状态。
然后，先进的计算机算法计算出缺失的一半，生成完整分子轨道的图像。重建解析了小于分子内碳原子之间的间距的特征。
更少的数据可以制作分子电影
该研究的联合领导者、哥廷根大学的 Matthijs Jansen 博士描述了使新方法成为可能的两项进展。