Ikke -lineært polyatomisk molekyle, CaOCH3 laserkølet til ~ 700 mK

Et team af forskere ved Harvard University har udviklet en måde at afkøle ikke -lineære polyatomiske molekyler til ekstremt kolde temperaturer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver deres metode og mulige anvendelser til den. Eric Hudson fra University of California, Los Angeles, har udgivet et perspektivstykke i samme nummer, der beskriver den årtier lange historie med arbejde, der er involveret i forsøget på at afkøle komplekse molekyler, og skitserer også arbejdet fra teamet i Californien.

Som Hudson bemærker, de første virkelige gennembrud i nedkøling af komplekse molekyler til ekstremt lave temperaturer skete i løbet af de sidste 30 år, startende med et team, der udviklede en teknik, der involverede at skyde lasere spredt mod en partikel for at reducere dens varme. De vandt en nobelpris for deres indsats. Hudson beskriver det som lidt som at skyde bordtennisbolde mod en bowlingbold for at bremse det. Efterhånden som tiden gik, forskere forfinede metoden til at bruge den på gradvist mere komplicerede molekyler, hvoraf de fleste var gasser.

I de seneste år, fokus for sådanne bestræbelser har vendt sig til komplicerede ikke-gasmolekyler. Teamet i denne nye indsats har udvidet denne forskning ved at demonstrere laserkøling af det ikke -lineære polyatomiske molekyle CaOCH ₃ langs en enkelt dimension af en laserstråle, ned til en temperatur på ~ 700 mK. De viste også, at ved hjælp af teknikken tilladt til separat deterministisk afkøling af to nukleare spin -isomerer.

Teknikken indebar anvendelse af en kombination af rotations-vibrationsspektroskopi-applikationer på overgange af molekylære tilstande. Sådanne overgange involverer måling af ændringer i både et molekyls rotations- og vibrationstilstande. Især når sådanne overgange sker, de kan enten absorbere eller udsende fotoner med frekvensen proportional med forskellene i energiniveauer.

Hudson foreslår, at arbejdet viser, at det er muligt at laserkøle ikke -lineære polyatomiske molekyler til ekstremt kolde temperaturer, hvilken, bemærker han, sandsynligvis vil åbne døren for ny tredimensionel køling af en række kvanteobjekter. Han foreslår endvidere, at den nye teknik sandsynligvis vil blive brugt i avancerede kvantecomputere, tidsindretninger og kemi.

© 2020 Science X Network