哈佛大学的一组物理学家首次成功地在光镊阵列中捕获了单个多原子分子。在他们发表在《自然》杂志上的论文中,该小组描述了他们是如何实现这一壮举的,以及它的可能用途。一份研究简报也在同一期刊上描述了他们的工作。
将原子冷却到非常低的温度可以控制它们的能量状态,这反过来又导致了几种技术的发展,比如原子钟。物理学家怀疑,对分子做同样的事情可能会得到类似的结果,但由于涉及到额外的因素,比如旋转和振动,这样做被证明是一项艰巨的挑战。
在只有两个原子的分子中取得了一些成功,但那些有更多原子的分子却很麻烦。在这项新的研究中,研究小组发现了一种用三个原子控制一种分子的方法——氢氧化钙。
为了控制单个分子,研究人员首先将几个分子隔离在一个冷却到100微开尔文以下的真空室中,然后使用光镊(激光)阵列将它们分离,使团队能够将精力集中在单个分子上。这使他们能够操纵分子进入量子基态。
一旦实现了这一点,研究小组就设计了一种方法来对单个分子进行成像,这证明了给定的镊子在不破坏他们正在研究的分子的情况下被加载。这样做需要使用额外的激光器,尽管研究小组发现他们必须以一种特殊的方式调整它们,以减轻激光束相互作用与分子结构之间的干扰。
然后,研究人员迫使分子进入理想的量子态,这使他们能够控制其振动、旋转和核自旋。然后,他们再次对分子进行成像,以了解更多有关操作结果的信息。
研究小组表示,他们的技术可以用于其他三原子分子,开辟了多原子分子研究的新途径。
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