Un equipo de investigación afiliado al Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) de Corea del Sur ha descubierto que cuando los estados cuánticos rotacionales de moléculas no polares cambian bajo la influencia de campos láser (campos láser no resonantes), también lo hacen sus trayectorias de movimiento.

Los lanzadores de béisbol lanzan una variedad de lanzamientos, cada uno de los cuales tiene una trayectoria ligeramente diferente. Esto se debe a que cada tipo de lanzamiento depende del grado de interacción con el aire que fluye alrededor de la pelota. Un estudio reciente, UNIST afiliada ha revelado que incluso las moléculas invisibles pequeñas tienen diferentes trayectorias de movimiento para cada estado de rotación cuando interactúan con el láser.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Bum Suk Zhao en la Escuela de Ciencias Naturales de UNIST ha descubierto que cuando los estados cuánticos rotacionales de moléculas no polares cambian bajo la influencia de campos láser (campos láser no resonantes), también lo hacen sus trayectorias de movimiento. Como pitcheo de béisbol, el grado de alineación de las moléculas varía según los estados cuánticos rotacionales, lo que trae cambios significativos en las trayectorias de las moléculas.

Las moléculas giran libremente en cada estado cuántico de rotación cuando no hay un campo láser presente. Sin embargo, cuando esas moléculas que inicialmente giran libremente interactúan con un campo láser, ocurre un cambio. Por lo tanto, en presencia de un campo láser, incluso una molécula no polar experimenta un momento dipolar inducido, y tal grado varía dependiendo del estado cuántico rotacional. Estas moléculas están alineadas en una dirección específica (la dirección de polarización del láser) y al mismo tiempo, los movimientos de traslación (movimiento hacia adelante) de las moléculas cambian al interactuar con el campo láser.

Como esto, el grado de polaridad inducida por un campo eléctrico externo se conoce como, tasa de polarización. Esto no solo está relacionado con el grado de alineación de las moléculas, pero también el estado cuántico rotacional. El grado de alineación de las moléculas varía según la intensidad de los campos láser. Sin embargo, en la interpretación de resultados experimentales previamente informados, se despreció el efecto de la alineación molecular dependiente del estado de rotación en la dispersión de moléculas.

En el estudio, el equipo de investigación explicó con precisión las trayectorias de movimiento de las moléculas, considerando el efecto de alineación. A través de experimentos de dispersión, el equipo de investigación demostró el efecto de la alineación dependiente del estado sobre la dispersión de moléculas de CS2 (disulfuro de carbono) por una onda óptica estacionaria formada por dos rayos láser infrarrojos (IR) pulsados ​​contrapropagados de propiedades idénticas. Los resultados se analizaron mediante simulaciones de trayectoria, considerando el efecto de alineación. Según su análisis, considerando el efecto de alineación, los cambios de velocidad en la dirección transversal se explicaron bien.

"En el papel, publicado en Cartas de revisión física en 2015, había algo que no podía explicarse por la "tasa de polarización que varía con cada estado cuántico rotacional, "dice Lee Young Kim (Maestría y Doctorado Combinados en Física, UNIST), como primer autor del estudio. "Esta vez, a través de una evaluación precisa de la tasa de polarización, teniendo en cuenta el efecto de alineación, fue posible interpretar con éxito los experimentos de dispersión ".

"La investigación precisa de la dispersión de moléculas alineadas a través de campos láser puede ser la piedra angular del control de los movimientos moleculares de traslación, así como para el desarrollo de tecnología que pueda separar moléculas no polares según su estado rotacional, ", dice el profesor Zhao." Este estudio servirá como base para futuras investigaciones, como la separación de isómeros distribuidos en diferentes estados cuánticos, así como para la investigación de la dinámica de reacción ".

Los resultados de esta investigación se han publicado en Avances de la ciencia .