Физики впервые получили полное 3D-изображение волновой функции молекулы

Волновая функция — центральный объект квантовой механики. Она описывает квантовое состояние частицы или системы частиц и содержит всю доступную информацию об их свойствах. Но в отличие от классических частиц, волновые функции нельзя «увидеть» напрямую — они существуют как математические объекты, и всё наше знание о них получено косвенными методами. До недавнего времени. Новое исследование, описанное на Phys.org, впервые реконструировало трёхмерную карту электронной волновой функции молекулы с атомарным разрешением.

Исследовательская группа применила специализированную версию сканирующей туннельной микроскопии с угловым разрешением (AR-STM). В этом методе туннельный ток между кончиком микроскопа и молекулой несёт информацию не только об амплитуде волновой функции, но и об угловом направлении туннелирующих электронов.

Сканируя молекулу угарного газа (CO), адсорбированную на металлической подложке, в трёх пространственных измерениях и под разными углами, исследователи набрали достаточно данных для томографической реконструкции объёмного распределения электронной плотности вероятности — квадрата модуля волновой функции.

Полученная трёхмерная карта воспроизводила предсказания квантовой химии: симметрию молекулярных орбиталей, узловые поверхности и пространственное распределение плотности с беспрецедентной детальностью.

Практическое значение: прямая визуализация электронных состояний в молекулах открывает возможности для верификации теоретических моделей химической связи и для исследования реакционной способности конкретных молекулярных орбиталей.

Ранее pronedra.ru писал о новых проверках основ квантовой механики.