Utilizando pulsos láser en forma de sacacorchos, Los científicos de DESY han diseñado una sofisticada centrífuga óptica que puede hacer que las moléculas giren rápidamente alrededor de un eje molecular deseado. El método innovador abre nuevas formas de controlar y estudiar moléculas de giro súper rápido, llamados superrotores. Hasta ahora, Las centrífugas ópticas pueden hacer que las moléculas giren alrededor de un solo eje específico. El nuevo esquema permite a los científicos seleccionar entre dos ejes. Alec Owens, Andrey Yachmenev y Jochen Küpper del Grupo de Imágenes de Moléculas Controladas (CMI) en el Centro para la Ciencia del Láser de Electrones Libres (CFEL) informan sobre su concepto teórico en el Revista de letras de química física .

Centrífugas ópticas, construido a partir de pulsos láser rotativos, puede hacer que las moléculas giren más rápido que diez billones de veces por segundo. Estos superrotores moleculares han revelado comportamientos inesperados y son cantidades interesantes para estudios de dispersión, espectroscopia, y dinámica. Los superrotores pueden aportar una gran cantidad de energía a las colisiones y, al mismo tiempo, se comportan como pequeños giroscopios que son más resistentes a las colisiones y la reorientación.

"El control del movimiento de rotación ultrarrápido de las moléculas ha experimentado un tremendo progreso en los últimos años gracias al desarrollo de técnicas innovadoras en la física del láser de campo fuerte, "dice Owens, quien también está afiliado con el Centro de Hamburgo para el CUI de imágenes ultrarrápidas. Las centrífugas ópticas existentes siempre atrapan moléculas a lo largo del eje donde las cargas eléctricas de la molécula se pueden agitar más fácilmente para formar el llamado dipolo. Luego, el eje de la molécula sigue el campo láser giratorio y comienza a girar cada vez más rápido.

El equipo de CMI desarrolló ahora un método que utiliza un sacacorchos láser que se enciende y apaga repetidamente. Esta centrífuga óptica modificada permite seleccionar el eje alrededor del cual gira la molécula. Usando el ejemplo del sulfuro de hidrógeno (H2S), el estudio demuestra cómo se puede controlar la rotación de moléculas asimétricas, elegir entre dos ejes moleculares distintos. Se puede encender y apagar el láser sacacorchos agregando una envolvente de pulso de modificación que se superpone al campo del láser. De esta manera, las moléculas pueden excitarse a lo largo de diferentes vías de estados rotacionales, que conduce finalmente a la rotación alrededor de uno de dos ejes diferentes.

"Tal esquema para controlar la alineación del momento angular de una molécula será útil en estudios de dispersión molécula-molécula o molécula-superficie, donde puede cambiar el resultado y estudiar la estereodinámica de un evento de dispersión controlando el eje de rotación, "explica Yachmenev. Igualmente beneficiosa es la gran cantidad de energía asociada con los superrotores, que se puede controlar cambiando la duración del pulso de la centrífuga óptica.