DNA,其實懂量子力學

類別: 新奇

via ScienceDaily

儘管量子物理的種種狀況通常只有在極度微觀且接近絕對零度的環境下才能觀測到——超出了一定的體積和溫度範圍,量子態就會坍縮,回覆到經典物理的範疇——日前,一項由以色列與德國研究所共同進行的研究卻發現,體積遠遠超出微觀層面且通常在常溫下運作的DNA,竟然有著分辨基本粒子的量子自旋狀態的能力。

DNA,其實懂量子力學

這項研究的論文發表在今年的《科學》雜誌上。據化學教授Ron Naaman介紹,DNA辨識自旋的方式是通過其雙螺旋結構中的手性。之前科學家們曾經觀測到過一些手性分子能與兩種不同的自旋狀態產生不同的反應,但從未有過系統的研究。

在這次的研究中,他們在一塊金制培養基上安置了一層可以自組成的DNA,然後讓其與分別處於+1/2自旋和-1/2自旋的電子們碰觸,觀察有無不同反應,結果令人吃驚——DNA與一類電子會有激烈的反應,而對另一組電子則幾乎毫無反應,並且這種對於電子自旋的選擇性是隨著DNA的長度、規模和完整性增加而更加明顯的:DNA的單鏈和破損片段對於兩組電子就沒有這種選擇性。換言之,這一屬性取決於DNA的手性。

這一發現對於此後的科研存在的重要的意義:一來,既然完整、長段的DNA是優良的自旋“過濾器”,那麼今後用於研究和觀察基本粒子自旋狀態的儀器和裝置就可以不靠電荷與磁場而是靠DNA來完成;二來,既然完整的DNA只會受到一種自旋狀態的電子的影響,那麼,今後的醫療和研究器材也可以從這方面入手,輕易地控制對DNA的作用。

DNA,其實懂量子力學原文請看這裡