Spredning af adiabatisk justerede molekyler ved hjælp af ikke-resonante optiske stående bølger

Et forskerhold, tilknyttet Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) har opdaget, at når ikke-polære molekylers roterende kvantetilstande ændres under påvirkning af laserfelter (ikke-resonante laserfelter), det samme gør deres bevægelsesbaner.

Baseballkande kaster forskellige baner, som hver især har en lidt anden bane. Det skyldes, at hver pitch -type afhænger af graden af ​​interaktion med luften, der strømmer rundt om bolden. En nylig undersøgelse, tilknyttet UNIST har afsløret, at selv små usynlige molekyler har forskellige bevægelsesbaner for hver rotationstilstand, når de interagerer med laseren.

Et forskerhold, ledet af professor Bum Suk Zhao på Naturvidenskabelig skole ved UNIST har opdaget, at når ikke-polære molekylers roterende kvantetilstande ændres under påvirkning af laserfelter (ikke-resonante laserfelter), det samme gør deres bevægelsesbaner. Som baseball pitching, justeringsgraden af ​​molekyler varierer afhængigt af de roterende kvantetilstande, hvilket medfører betydelige ændringer i molekylernes baner.

Molekyler roterer frit i hver roterende kvantetilstand, når der ikke er noget laserfelt til stede. Imidlertid, når de oprindeligt frit roterende molekyler interagerer med et laserfelt, sker der en ændring. Dermed, i nærvær af et laserfelt, selv et upolært molekyle oplever induceret dipolmoment, og en sådan grad varierer afhængigt af den roterende kvantetilstand. Disse molekyler er justeret i en bestemt retning (laserpolarisationsretningen) og på samme tid, translationelle bevægelser (bevægelse fremad) af molekyler ændres ved at interagere med laserfeltet.

Sådan her, graden af ​​polaritet forårsaget af et eksternt elektrisk felt er kendt som, polarisationshastighed. Dette er ikke kun relateret til justeringsgraden af ​​molekyler, men også den roterende kvantetilstand. Justeringsgraden af ​​molekyler varierer afhængigt af intensiteten af ​​laserfelter. Imidlertid, i fortolkningen af ​​tidligere rapporterede eksperimentelle resultater, effekten af ​​rotationstilstandsafhængig molekylær justering i spredning af molekyler blev ignoreret.

I undersøgelsen, forskergruppen præcist forklarede molekylers bevægelsesbaner, i betragtning af justeringseffekten. Gennem spredningsforsøg, forskergruppen demonstrerede effekten af ​​statsafhængig justering på spredningen af ​​CS2 (kuldisulfid) molekyler af en optisk stående bølge dannet af to modspredende pulserende infrarøde (IR) laserstråler med identiske egenskaber. Resultaterne blev analyseret gennem banesimuleringer, i betragtning af justeringseffekten. Ifølge deres analyse, i betragtning af justeringseffekten, hastighedsændringerne i tværretningen blev godt forklaret.

"I avisen, udgivet i Fysisk gennemgangsbreve i 2015, der var noget, der ikke kunne forklares med "polarisationshastigheden, der varierer med hver roterende kvantetilstand, "siger Lee Young Kim (Kombineret MS/Ph.D. i fysik, UNIST), som den første forfatter til undersøgelsen. "Denne gang, gennem en nøjagtig vurdering af polarisationshastigheden, under hensyntagen til justeringseffekten, det var muligt med succes at fortolke spredningsforsøgene. "

"Den nøjagtige undersøgelse af spredning af justerede molekyler gennem laserfelter kan være hjørnestenen i at kontrollere translationelle molekylære bevægelser, såvel som til udvikling af teknologi, der kan adskille ikke-polare molekyler i henhold til deres rotationstilstand, "siger professor Zhao." Denne undersøgelse vil tjene som grundlag for yderligere forskning, såsom adskillelse af isomerer fordelt i forskellige kvantetilstande, såvel som til undersøgelse af reaktionsdynamik. "

Resultaterne af denne forskning er blevet offentliggjort i Videnskab fremskridt .