近日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校潘建偉、趙博等利用相干合成方法，在國(guó)際上首次制備了高相空間密度的超冷三原子分子系綜，向基于超冷分子的超冷量子化學(xué)和量子模擬研究邁出了重要一步。該研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

　　利用超冷分子模擬化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，可以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行精確、全面研究，因此在科研和新材料設(shè)計(jì)中具有廣泛應(yīng)用前景。但由于分子內(nèi)部的振轉(zhuǎn)能級(jí)非常復(fù)雜等原因，制備超冷分子非常困難。

　　本世紀(jì)初，國(guó)際學(xué)界制備鉀雙原子分子取得成功。隨后，科學(xué)界開(kāi)始研究如何制備超冷三原子分子。2022年初，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所聯(lián)合研究組在采用射頻合成技術(shù)，在鈉鉀基態(tài)分子和鉀原子的費(fèi)希巴赫共振附近，實(shí)現(xiàn)了超冷三原子分子的射頻合成。但由于三原子分子壽命短、合成效率低，只能通過(guò)雙原子分子或原子的損失來(lái)獲得合成三原子分子的間接證據(jù)，直接探測(cè)三原子分子并制備超冷三原子分子系綜仍然是一個(gè)實(shí)驗(yàn)上的巨大挑戰(zhàn)。

　　此次研究中，中科大團(tuán)隊(duì)首次成功利用磁締合技術(shù)，制備了高相空間密度的超冷三原子分子系綜。研究團(tuán)隊(duì)利用射頻解離技術(shù)將三原子分子解離成自由的鈉鉀分子和原子，獲得了三原子分子的解離譜，從而實(shí)現(xiàn)了三原子分子的直接探測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，團(tuán)隊(duì)所獲得的三原子分子氣的相空間密度比其他方法提高了約10個(gè)量級(jí)。超冷三原子分子系綜的制備為模擬量子力學(xué)下三體問(wèn)題鋪平了道路，所獲得的高相空間密度也使得制備三原子分子的玻色-愛(ài)因斯坦凝聚成為可能。

　　《科學(xué)》雜志審稿人認(rèn)為，該研究是超冷分子研究領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，為超冷化學(xué)和量子模擬研究開(kāi)辟了新方向。