Diagramma dell'energia molecolare e setup sperimentale. (A) Una trappola a dipolo ottico formata da un raggio focalizzato di luce a 1064 nm (I) interseca il MOT e viene riflessa dalla finestra rientrante (III) ad angolo per impedire la formazione di un reticolo. Un obiettivo da microscopio (IV) è posto all'interno di un alloggiamento rientrante tra le bobine MOT (II). La fluorescenza delle molecole (VI) viene raccolta attraverso l'obiettivo e ripresa su una telecamera. Le trappole a pinzette ottiche sono generate utilizzando un AOD (VII) e sono combinate nel percorso di imaging utilizzando uno specchio dicroico (V). (B) Struttura del livello CaF degli stati rilevanti utilizzati nel processo di -raffreddamento. Il raffreddamento funziona con una detuning Δ =2π × 25 MHz. Credito: Scienza (2019). DOI:10.1126/science.aax1265
Un team di ricercatori dell'Università di Harvard e del Massachusetts Institute of Technology ha scoperto che potrebbero utilizzare una serie di pinzette ottiche di molecole raffreddate al laser per osservare le collisioni dello stato fondamentale tra le singole molecole. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive il loro lavoro con molecole di monofluoruro di calcio raffreddate intrappolate da pinzette ottiche, e quello che hanno imparato dai loro esperimenti. Svetlana Kotochigova, con la Temple University, ha pubblicato un pezzo di Perspective nello stesso numero della rivista che delinea il lavoro, fornisce anche una panoramica del lavoro svolto con matrici di pinzette ottiche per comprendere meglio le molecole in generale.
Come nota Kotochigova, lo sviluppo delle pinzette ottiche negli anni '70 ha portato a una scienza rivoluzionaria perché consente di studiare atomi e molecole a un livello di dettaglio senza precedenti. Il loro lavoro prevede l'uso della luce laser per creare una forza in grado di mantenere in posizione oggetti estremamente piccoli mentre vengono studiati. In tempi più recenti, le pinzette ottiche sono diventate sempre più sofisticate:ora possono essere utilizzate per manipolare matrici di molecole, che consente ai ricercatori di vedere cosa succede quando interagiscono in condizioni molto controllate. Come notano i ricercatori, tali array sono tipicamente raffreddati per mantenere la loro attività al minimo mentre le molecole vengono studiate. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno scelto di studiare serie di molecole di monofluoruro di calcio raffreddate perché hanno ciò che il team descrive come fattori Franck-Condon quasi diagonali, il che significa che possono essere eccitati elettronicamente sparando loro un laser, e poi tornare allo stato iniziale dopo l'emissione.
Nel loro lavoro, i ricercatori hanno creato matrici di pinzette diffrangendo un singolo raggio in molti raggi più piccoli, ognuno dei quali potrebbe essere riorganizzato per adattarsi ai propri scopi in tempo reale. Nello stato iniziale, un numero imprecisato di molecole era intrappolato nell'array. Il team ha quindi utilizzato la luce per forzare le collisioni tra le molecole, spingendone alcuni fuori dall'array finché non avevano il numero desiderato in ciascuna pinzetta. Riferiscono che nei casi in cui erano presenti solo due molecole, sono stati in grado di osservare le collisioni naturali ultrafredde, consentendo una visione chiara dell'azione.
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