Природа: Криогенные супрамолекулы, состоящие из натрия и калия
Экспериментаторам из Института квантовой оптики Макса Планка и физикам-теоретикам Китайской академии наук впервые удалось создать супрамолекулы, которые могут существовать только при чрезвычайно низких температурах — на 134 нанокельвина выше абсолютного нуля. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature.
Многоатомная молекула состоит из двух молекул натрия и калия (NaK), слабо связанных друг с другом электрическим полем. Чтобы получить их, ученым пришлось снизить температуру в 3000 раз ниже, чем в предыдущих экспериментах, в которых были получены супрамолекулы из четырех атомов. В свободном состоянии четыре атома чрезвычайно хрупкие и живут всего 8 миллисекунд.
Супрамолекулы, или супрамолекулярные комплексы, представляют собой структуры дипольных молекул, удерживаемых вместе электрическим полем, и были предсказаны около 20 лет назад физиком-теоретиком Джоном Борном. Поведение этих молекул похоже на стрелки компаса, и когда они подходят достаточно близко друг к другу, они начинают взаимодействовать. Хотя эта связь намного слабее, чем типичные химические связи, она простирается на гораздо большие расстояния, что делает супрамолекулярные комплексы намного крупнее обычных молекул.
Когда параметры электрического поля достигают определенных критических значений, даже небольшие изменения их напряженности могут привести к явлению, называемому резонансом электрического поля. В результате взаимодействия между молекулами кардинально изменяются, что позволяет ученым менять форму и размер супрамолекулярной структуры.
Было показано, что супрамолекулы (NaK)2 обладают p-волновой симметрией — уникальной особенностью, связанной с формой волновой функции сверхпроводников. Это играет ключевую роль в реализации топологических квантовых материалов и может иметь значение для отказоустойчивых квантовых вычислений.
