Новая теория квантовых скачков "приручит" загадочное явление

Более века назад, еще на заре современной квантовой механики, лауреат Нобелевской премии физик Нильс Бор предсказал так называемые "квантовые скачки" - мгновенные переходы отдельных атомов и молекул из одного состояния в другое или с одного уровня энергии на другой. В классической механике такие переходы происходят плавно, поэтому гипотезу Бора проверили с развитием квантовой физики только в 1980-ых годах, а визуально наблюдать это явление стало возможно только в 1990-ых.

При переходе атома из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией обычно излучается квант света. Поэтому в лаборатории квантовые скачки обнаруживают по прерыванию постоянного излучения одиночных молекул. Это явление называют флуоресцентная дискретность или "блинкинг" (мигание).

Однако мигание иногда присутствует и там, где по теории Бора его не должно быть. В частности, в разнообразных флуоресцентных белках, одиночных молекулах и светопоглощающих комплексах, одиночных органических флуорофорах и в открытых недавно отдельных неорганических наноструктурах. Поэтому ученые до сих пор не имеют приемлемой модели этого явления и не понимают из-за чего "мигают" практически все известные флуорофоры, в том числе флуоресцентные квантовые точки, прутки и проволока.

Считается, что включение и выключение "мигания" не взаимосвязаны. Однако в 2008 году Болдисар Янко и его коллеги высказали предположение, что временные интервалы включения и выключения мигания в нанокристаллических квантовых точках определяются универсальным законом распределения энергии.

В своей публикации в свежем номере журнала "Nano Letters" Янко объявил о разработке новой модели феномена "блинкинга" и экспериментальном подтверждении ее правильности. Модель подтверждает тесную связь между включением и выключением мигания. Теоретически это означает, что процесс мигания можно контролировать, а значит становится возможным, например, делать более качественные и стабильные изображения внутренних органов при диагностике или отображать в режиме реального времени вирусные инфекции внутри клетки. Само собой, это открытие произведет маленькую революцию и в производстве мониторов, телевизионных экранов и других приборов.