Физики впервые создали оптический пинцет из отдельных многоатомных молекул
Группе физиков из Гарвардского университета впервые удалось поймать отдельные многоатомные молекулы в массивы оптических пинцетов. В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые описали, как они этого достигли, и перечислили возможные варианты использования своего достижения.
Охлаждение атомов до очень низких температур позволило контролировать их энергетическое состояние, что, в свою очередь, привело к развитию нескольких типов технологий, включая атомные часы. Физики подозревают, что, проделав то же самое с молекулами, можно было бы получить аналогичные результаты. Но это оказалось сложной задачей из-за дополнительных факторов, таких как вращение и вибрация.
Некоторый успех был достигнут в молекулах всего с двумя атомами. С молекулами, имеющими больше атомов, возникли проблемы. В новой работе исследовательская группа нашла способ контролировать один тип молекул с тремя атомами — CaOH.
Чтобы контролировать отдельные молекулы, исследователи начали с изоляции нескольких из них в вакуумной камере, охлажденной до температуры чуть ниже 100 микрокельвинов. С помощью оптических пинцетов (лазеров) их разделили. Это позволило команде сосредоточить свои усилия на каждой отдельной молекуле. Так они манипулировали молекулами, переводя их в основное квантовое состояние.
Помимо этого, команда разработала способ изображения отдельной молекулы. Он доказал, что данный пинцет был загружен без разрушения изучаемой молекулы. Для этого пришлось использовать дополнительные лазеры. Их настроили определенным образом, чтобы уменьшить помехи между взаимодействием лазерных лучей и структурой молекулы.
Исследователи привели молекулу в желаемое квантовое состояние. Они смогли контролировать ее вибрацию, вращение и ядерный спин. После этого они еще раз визуализировали молекулу, чтобы узнать больше о результате своих манипуляций.
Исследовательская группа предполагает, что их метод можно использовать с другими трехатомными молекулами. Он будет полезен в работе над иными исследованиями, посвященными многоатомным молекулам.
Ранее физики впервые сняли превращение атомов в квантовые волны.
