Επιστήμονες επινοούν νέα τεχνική για την ευθυγράμμιση ελεύθερων μορίων σε υψηλούς ρυθμούς επανάληψης

Τα μόρια σε ένα αέριο προσανατολίζονται σε τυχαίες κατευθύνσεις, αλλά έντονα λέιζερ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προσδώσουν ροπή στα μόρια και να τα ευθυγραμμίσουν προς την κατεύθυνση της πόλωσης των λέιζερ. Η διαμόρφωση ενός ευθυγραμμισμένου συνόλου είναι σημαντική για τη μελέτη της χημικής αντιδραστικότητας, για την απεικόνιση της δομή του μορίου ή χρησιμοποιώντας τα μόρια για την αποτελεσματική μετατροπή της συχνότητας του λέιζερ σε βραχέα μήκη κύματος υπεριώδους.

Τώρα ο Craig Benko από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο και οι συνεργάτες του, έχουν αναπτύξει μια τεχνική που μπορεί να ευθυγραμμίσει μόρια με ρυθμό εκατό χιλιάδες φορές μεγαλύτερο από ότι ήταν προηγουμένως δυνατόν. Στη διάταξη των συγγραφέων, ένας παλμός φωτός ευθυγραμμίζει ένα μόριο, προσδίδοντάς του ένα «λάκτισμα» σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Αυτό συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας Raman, κατά την οποία φως σκεδάζεται από ένα μόριο οδηγώντας το σε μια περιστροφικώς διεγερμένη κατάσταση. Το μόριο στη συνέχεια περιστρέφεται στην κατεύθυνση που είχε «λακτισθεί». Μετά από μια ορισμένη καθυστέρηση, όλα τα μόρια θα δείχνουν προς την ίδια κατεύθυνση.

Οι συγγραφείς «ενέχυσαν» σε μία οπτική κοιλότητα φως, με συχνότητα κοντά στο υπέρυθρο, ειδικού φάσματος που συνίσταται από σειρά διακριτών και σε ίση απόσταση μεταξύ τους στοιχείων, που πάλλονταν 154 εκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο. Χρησιμοποίησαν ένα μέρος της δέσμης για την ευθυγράμμιση των μορίων και το υπόλοιπο για να μετρήσουν την ευθυγράμμιση και την παραγωγή αρμονικών υψηλής τάξης απώτατης υπεριώδους (XUV), μέσω δραστικών μη γραμμικών επιδράσεων στα μόρια. Το σχήμα της κοιλότητας πολλαπλής διάβασης, ενίσχυσε την αλληλεπίδραση φωτός και μορίου, αυξάνοντας την ευαισθησία του συστήματος.

Ο συγχρονισμός της ευθυγράμμισης με το λέιζερ, καθώς και οι υψηλοί ρυθμοί επανάληψης που μπορεί να επιτευχθούν με την τεχνική αυτή, θα μπορούσαν να επιτρέψουν μετρήσεις όταν εκτελούνται υψηλού ρυθμού επαναλήψεις, βελτιώνοντας την πειραματική ακρίβεια και τη στατιστική. Οι συγγραφείς σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν αυτή την τεχνική για να εξετάσουν πώς η ευθυγράμμιση επηρεάζει την παραγωγή των αρμονικών XUV.

Πηγή: APS

Περισσότερα στο άρθρο: Cavity-Enhanced Field-Free Molecular Alignment at a High Repetition Rate, Phys. Rev. Lett. 114, 153001 – Published 14 April 2015