طبق مکانیک کوانتومی، تمام مواد می‌توانند پدیده های موج-گونه مانند تداخل و پراش از خود نشان دهند. فیزیکدانان از دیرباز پراش و الگوهای حاصل از آن را با استفاده از الکترون و اتم مشاهده کرده‌اند. اما ایجاد این الگوها برای اجسام بزرگتر چالش برانگیز است زیرا ساختارهای انرژیِ بد-تعریف و ارتعاشات حرارتی پیچیده آنها باعث ایجاد نوفه و اختلال در الگو می‌شود. اکنون، کریستین برند Christian Brand در دانشگاه وین اتریش و همکارانش، پراش براگ را با استفاده از مولکولهای بزرگ آلی نشان داده اند - اولین قدم برای ایجاد یک تداخل‌سنج مولکولی.

در پراش براگ، ذرات از درون یک توری عبور می کنند که تکانه آنها را تغییر می دهد به گونه‌ای که ذرات در دو زاویه از توری خارج می شوند. یک تداخل سنج نوعی از این اثر استفاده می‌کند تا تابع موج هر ذره را به دو موجک تقسیم کند که تا قبل از تداخل در مسیرهای جداگانه‌ای حرکت می کنند. برای دستیابی به اندازه گیری دقیق تر با تداخل‌سنجی، محققان سعی می کنند اختلاف اندازه حرکت بین دو مسیر را به حداکثر برسانند.

محققان دانشگاه وین توری براگ خود را با امواج نوری ایستاده که از بازگرداندن لیزر سبز از یک آینه تولید شده بود، ساختند. در دو آزمایش جداگانه، آنها باریکه‌هایی از آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین که یک مولکول قطبی 41 اتمی است و همچنین رنگ فتالوسیانین که یک مولکول غیر قطبی 58 اتمی است را از این توری عبور دادند. در هر دو آزمایش الگوهای پراشی با دو قله، مربوط به گروه مولکولهایی با اختلافِ اندازه حرکت بزرگ بین آنها، ایجاد شد. با وجود ساختارهای پیچیده و ارتعاشات مولکول‌ها، این تیم دریافتند که می توانند الگوهای پراش را با استفاده از مدلی که مولکول ها را ذرات نقطه‌ای قطبش پذیر در نظر می‌گیرد تکرار کنند. از آنجا که فتالوسیانین با وجود جذب نور طول موج لیزر الگوی پراش تشکیل می‌دهد، محققان می گویند که این چیدمان می تواند به عنوان شکافنده‌ی پرتو برای طیف وسیعی از مولکولهای آلی عمل کند. اما ابتدا محققان قصد دارند از الگوهای پراش براگ خود برای اندازه‌گیری‌ دقیقِ ویژگی‌های این دو مولکول‌ استفاده کنند.

این پژوهش در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع

Diffracting a Beam of Organic Molecules