Các nhà khoa học tại Đại học Goethe Frankfurt, hợp tác với Viện Max Planck về Vật lý Hạt nhân, đã lần đầu tiên hình dung trực tiếp chuyển động điểm không lượng tử trong một phân tử phức hợp.
Nghiên cứu đột phá này, được công bố vào tháng 8 năm 2025, cho thấy ngay cả ở nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối, các nguyên tử trong phân tử vẫn thể hiện các dao động phối hợp, không ngẫu nhiên, được thúc đẩy bởi năng lượng điểm không. Đội ngũ nghiên cứu, do Giáo sư Till Jahnke dẫn đầu, đã sử dụng các xung tia X cực ngắn, cường độ cao từ European XFEL để tạo ra các vụ nổ có kiểm soát trong các phân tử iodopyridine. Bằng cách phân tích các mảnh phân tử kết quả bằng kính hiển vi phản ứng COLTRIMS tùy chỉnh, họ đã tái tạo cấu trúc phân tử ban đầu, nắm bắt được các chuyển động tinh tế, tương quan của các nguyên tử.
Thành tựu này cung cấp bằng chứng trực tiếp về "vũ điệu vĩnh cửu" của các nguyên tử, một hiện tượng trước đây chỉ được suy ra nhưng chưa bao giờ được quan sát trực tiếp. Các phát hiện có ý nghĩa quan trọng đối với việc hiểu cơ học lượng tử cơ bản và có thể thúc đẩy nghiên cứu về các phản ứng quang hóa. Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy 27 chế độ dao động khác nhau trong phân tử iodopyridine, một phân tử hữu cơ bao gồm 11 nguyên tử.
Kỹ thuật kính hiển vi phản ứng COLTRIMS, được phát triển tại Frankfurt, đóng vai trò quan trọng trong việc cho phép các nhà khoa học tái tạo cấu trúc phân tử và hiểu rõ hơn về động lực học lượng tử phức tạp này. Nghiên cứu này không chỉ làm sáng tỏ bản chất của năng lượng điểm không mà còn mở ra những con đường mới cho các ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như điện tử phân tử và khoa học thông tin lượng tử.
Khả năng quan sát trực tiếp các mẫu dao động này là một bước tiến quan trọng, cho phép các nhà khoa học đi sâu hơn vào những bí ẩn của cơ học lượng tử và phát triển các công nghệ tiên tiến dựa trên các nguyên tắc này. Các nhà khoa học hiện đang có kế hoạch cải tiến phương pháp của họ để quan sát không chỉ chuyển động của nguyên tử mà còn cả động lực học của electron, nhằm tạo ra các đoạn phim ngắn mô tả các quá trình phân tử.