Các nhà nghiên cứu làm nhiễu xạ một chùm các phân tử hữu cơ

Một nhóm các nhà nghiên cứu Áo, Đức và Anh đã thành công trong việc làm nhiễu xạ một chùm tia các phân tử hữu cơ. Trong công trình xuất bản trên Physical Review Letters, họ đã miêu tả việc thực hiện nhiễu xạ Bragg của các phân tử ciprofloxacin và phthalocyanine.

Trong lịch sử nghiên cứu dài về sóng – hạt, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy ánh sáng gồm cả sóng và hạt. Họ cũng chứng tỏ các electron cũng có tính đối ngẫu sóng – hạt tương tự. Các nhà vật lý đã miêu tả bằng lý thuyết đối ngẫu sóng – hạt là một đặc điểm cơ bản của vũ trụ này, qua đó đề xuất là mọi loại vật chất đều phải có hiện tượng sóng, điều ngụ ý là vật chất có thể hành xử theo những cách tương tự với ánh sáng và electron. Do đó có thể chứng minh được sự giao thoa và nhiễu xạ của vật chất trên các phân tử.

Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu đã thực hiện chính xác điều đó bằng việc thực nghiệm một dạng mẫu hình nhiễu xạ với các phân tử ciprofloxacin (một loại kháng sinh) và phthalocyanine (một loại chất nhuộm màu).

Nghiên cứu bao gồm việc bắn một chùm tia laser vào một phiến thủy tinh có gắn các phân tử ciprofloxacin và and phthalocyanine, đẩy chúng bay khỏi phiến này với tốc độ cực nhanh. Các phân tử bay về phía một barrier với một khe hở dọc cho phép các phân tử đó chỉ di chuyển theo hướng họ mong muốn khi vượt qua barrier. Sau đó, các phân tử lại gặp một chùm tia laser khác hội tụ với một mẫu sóng cố định. Những phần có mật độ cao của chùm tia đã làm chệch hướng các phân tử theo cách gần giống như cách nó vượt qua barrier bằng việc luồn qua lỗ trống, dẫn đến việc tạo ra một mẫu hình nhiễu xạ. Các phân tử sau đó lại xuyên thẳng qua một khe hở và ngay lập tức bám chặt lấy một màn hình phẳng. Và vì vậy các dạng phân tử mà các nhà nghiên cứu lựa chọn cho thực nghiệm này sáng lên khi phơi lộ trước tia UV hoặc ánh sáng xanh để họ có thể quan sát được chúng. Với việc thực hiện thí nghiệm trong khoảng thời gian ngắn, các nhà nghiên cứu đã quan sát được một mẫu hình xuất hiện  trên màn hình – bằng chứng của một mẫu hình nhiễu xạ.

Như vậy các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra các mẫu hình nhiễu xạ bằng việc sử dụng các tốc độ laser ban đầu khác nhau và các góc đến khác biệt. Họ lưu ý là các mẫu hình này rất yếu, dẫu vẫn có thể quan sát được, và phù hợp với lý thuyết.

Thanh Phương dịch

Nguồn: https://phys.org/news/2020-07-diffract-molecules.html