Ett team av forskare vid Harvard University har utvecklat ett sätt att kyla olinjära polyatomiska molekyler till extremt kalla temperaturer. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen beskriver sin metod och möjliga användningsområden för den. Eric Hudson med University of California, Los Angeles, har publicerat ett Perspective-stycke i samma nummer som beskriver den decennier långa historien om arbete som är involverat i att försöka kyla komplexa molekyler, och beskriver också arbetet av teamet i Kalifornien.

Som Hudson noterar, de första verkliga genombrotten i att kyla komplexa molekyler till extremt låga temperaturer kom till under de senaste 30 åren, börjar med ett team som utvecklade en teknik som involverade att avfyra lasrar på ett scattershot-sätt mot en partikel för att minska dess värme. De vann ett Nobelpris för sina insatser. Hudson beskriver det som att skjuta pingisbollar mot ett bowlingklot för att sakta ner farten. Allteftersom tiden gick, forskare förfinade metoden för att använda den på allt mer komplicerade molekyler, de flesta var gaser.

Under de senaste åren har fokus för sådana ansträngningar har vänts mot komplicerade icke-gasmolekyler. Teamet i denna nya ansträngning har utökat den forskningen genom att demonstrera laserkylning av den olinjära polyatomiska molekylen CaOCH ₃ längs en enda dimension av en laserstråle, ner till en temperatur på ~700 mK. De visade också att användningen av tekniken möjliggjorde separat deterministisk kylning av två nukleära spin-isomerer.

Tekniken innebar att tillämpa en kombination av rotationsvibrationsspektroskopiapplikationer på övergångar av molekylära tillstånd. Sådana övergångar involverar mätning av förändringar i både rotations- och vibrationstillståndet hos en molekyl. I synnerhet, när sådana övergångar inträffar, de kan antingen absorbera eller avge fotoner med en frekvens som är proportionell mot skillnaderna i energinivåerna.

Hudson föreslår att arbetet bevisar att det är möjligt att laserkyla icke-linjära polyatomiska molekyler till extremt kalla temperaturer, som, han noterar, kommer sannolikt att öppna dörren till ny tredimensionell kylning av en mängd olika kvantobjekt. Han föreslår vidare att den nya tekniken sannolikt kommer att användas i avancerade kvantdatorer, tidtagningsanordningar och kemi.

© 2020 Science X Network