Een team van onderzoekers van de Harvard University heeft een manier ontwikkeld om niet-lineaire polyatomaire moleculen af ​​te koelen tot extreem lage temperaturen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de groep beschrijft hun methode en mogelijke toepassingen ervan. Eric Hudson van de Universiteit van Californië, Los Angeles, heeft in hetzelfde nummer een Perspective-artikel gepubliceerd waarin de decennialange geschiedenis wordt beschreven van het werk dat betrokken is bij pogingen om complexe moleculen af ​​te koelen, en schetst ook het werk van het team in Californië.

Zoals Hudson opmerkt, de eerste echte doorbraken in het koelen van complexe moleculen tot extreem lage temperaturen kwamen tot stand in de afgelopen 30 jaar, te beginnen met een team dat een techniek ontwikkelde waarbij lasers op scattershot-manier op een deeltje werden afgeschoten om de hitte te verminderen. Ze wonnen een Nobelprijs voor hun inspanningen. Hudson beschrijft het als een beetje zoals het afvuren van pingpongballen naar een bowlingbal om hem te vertragen. Naarmate de tijd verstreek, onderzoekers verfijnden de methode om het te gebruiken op steeds ingewikkelder moleculen, waarvan de meeste gassen waren.

In recente jaren, de focus van dergelijke inspanningen is gericht op gecompliceerde niet-gasmoleculen. Het team in deze nieuwe poging heeft dat onderzoek uitgebreid door laserkoeling van het niet-lineaire polyatomaire molecuul CaOCH . aan te tonen ₃ langs een enkele dimensie van een laserstraal, tot een temperatuur van ~700 mK. Ze toonden ook aan dat het gebruik van de techniek afzonderlijke deterministische koeling van twee nucleaire spin-isomeren mogelijk maakte.

De techniek omvatte het toepassen van een combinatie van toepassingen van rotatie-vibratiespectroscopie op de overgangen van moleculaire toestanden. Dergelijke overgangen omvatten het meten van veranderingen in zowel de rotatie- als de vibratietoestand van een molecuul. Opmerkelijk, wanneer dergelijke overgangen plaatsvinden, ze kunnen fotonen absorberen of uitzenden met een frequentie die evenredig is met de verschillen in energieniveaus.

Hudson suggereert dat het werk bewijst dat het mogelijk is om niet-lineaire polyatomaire moleculen te laseren tot extreem lage temperaturen, die, hij merkt op, zal waarschijnlijk de deur openen naar nieuwe driedimensionale koeling van een verscheidenheid aan kwantumobjecten. Hij suggereert verder dat de nieuwe techniek waarschijnlijk zal worden gebruikt in geavanceerde kwantumcomputers, timing apparaten en chemie.

© 2020 Wetenschap X Netwerk