摘要：研究人员使用先进的光谱法观察到在称为丘疹的微小空间中的氢和氘分子。这项研究揭示了由于量子效应引起的分子之间的独特差异，可能有助于能够在能源存储和量子技术方面进行未来的研究。...

由弗里茨·哈伯（Akitoshi Shiotari）的国际研究团队由弗里茨·哈伯（Akitoshi Shiotari）领导的马克斯·普朗克学会（Max Planck Society）（德国），马克斯·普朗克（Max Planck Matter）物质结构与动态研究所的玛丽安娜·罗西（Mariana Rossi）和分子科学/日本科学（Japan Sokend）的Takashi kumagai（德国人）的Spectr（Hypogent of Spectr spectr of Spectr of Spectr）₂）和氘（D₂）限制在picocavity中。使用尖端增强的拉曼光谱法（TERS），在低温和超高真空条件下，在低温和超高真空条件下形成了picocavity。

近年来，原子尺度卷中的光线相互作用称为picocacavities，吸引了纳米科学和纳米技术的日益关注。现在，由等离子体共振产生的极其密闭的电磁场被视为原子尺度测量和量子光子技术的有前途的平台。

在这项研究中，最小的分子 - 氢 - 被限制在山皮腔内，并使用高分辨率TER进行了研究。这启用了科米分子光谱法以前所未有的细节来解决其振动和旋转模式，揭示了单个分子的结构和振动特性如何受到Picocavity的极端空间限制的影响。此外，通过精确调整银尖端和银基质之间的间隙距离，可以修改与分子的微妙相互作用。结果，发现仅H的振动模式₂，而不是D₂，表现出显着的变化，表现出明显的同位素依赖性效应 - 该效果无法通过一体平均拉曼或其他常规振动光谱镜来捕获。

为了阐明这种非平凡同位素效应的起源，团队使用密度功能理论（DFT），路径综合分子动力学（PIMD）和模型汉密尔顿人进行了理论模拟。这些计算表明，光谱法对分子所经历的局部相互作用潜力非常敏感，该分子以范德华相互作用为主。核的量子离域化 - 低温下的量子肿胀效应 - 在观察到的差异中起决定性的作用，有利于h的不同平衡位置₂和d₂在picocavity中，导致其振动光谱存在实质性差异。罗西博士说：“我们惊讶于振动耦合和核量子效应如何携手发挥作用，从而引起如此大的同位素效应。”

Shiotari博士说：“这项工作加深了我们对极限空间中吸附分子的量子动力学的理解，这代表了精确的分子光谱法迈出了重要一步。” Kumagai教授补充说：“展望未来，此处开发的方法和见解有望有助于对氢储存材料和催化反应的先进分析，以及针对单个分子的量子控制技术的开发，从而支持下一代纳米级传感和量子光电技术。”