Científicos de la Universidad ITMO han desarrollado y aplicado un nuevo método para analizar el campo electromagnético dentro de las trampas de iones. Por primera vez, explicaron las desviaciones de campo dentro de las trampas de radiofrecuencia no lineales. Esto nos lleva a reconsiderar las perspectivas de aplicaciones de trampas no lineales, incluyendo enfriamiento de iones y estudios de fenómenos cuánticos. Los resultados se publican en el Revista de física B .

Las trampas de iones pueden localizar y contener partículas cargadas individuales en un espacio confinado para manipulaciones posteriores con estas partículas. como desplazar o incluso enfriar. El enfriamiento de un ion básicamente significa reducir su energía cinética, que casi "congela" este ion. Los científicos creen que en el futuro esta técnica ayudará a observar los fenómenos cuánticos a simple vista.

Los tipos de trampas de radiofrecuencia difieren en la frecuencia y configuración del campo dentro de ellas. Para enfriar partículas no cargadas, generalmente se utilizan trampas ópticas más convenientes. Sin embargo, Las trampas de radiofrecuencia permiten el enfriamiento de partículas cargadas a temperaturas más bajas.

Los físicos de la Universidad ITMO estudian activamente las trampas de radiofrecuencia y buscan nuevas formas de hacerlas más efectivas. En su nueva investigación, han propuesto un nuevo enfoque para un análisis más preciso del campo electromagnético dentro de una trampa de radiofrecuencia no lineal. A diferencia de las trampas lineales simples, en el que un ion está restringido en un solo lugar del área de la trampa, las partículas en trampas no lineales pueden ser "atrapadas" en varios puntos. Los modelos desarrollados anteriormente eran apropiados solo para trampas simples, ya que no pudieron explicar la violación de la simetría de campo que ocurre en las trampas no lineales. El modelo propuesto es más universal ya que explica la ruptura de simetría y es adecuado para describir trampas simples y complejas.

"Nuestra investigación, que resultó en una nueva técnica, Comenzó con una taza de café. Realmente lo disfruto y a menudo uso una máquina de café en el trabajo. Molesto mi taza siempre se desliza sobre la bandeja durante la preparación del café. Y cada vez que lo hace en diferentes direcciones, lo que significa que esto no es causado por la inclinación general de la máquina. He estudiado la literatura sobre vibromecánica y llegué a la conclusión de que la culpa es de la llamada fricción no lineal. Entonces me di cuenta de que este fenómeno se puede encontrar en las trampas de radiofrecuencia que estudiamos. Hemos aplicado el método de separación completa del movimiento convencionalmente utilizado en vibromecánica y de repente descubrimos que esto permite describir la ruptura de simetría previamente inexplicable en las trampas ", dice Semyon Rudyi del Laboratorio de Óptica No Lineal de la Universidad ITMO.

Los científicos han probado su método con los datos experimentales obtenidos en estudios anteriores. Los viejos modelos de captura de radiofrecuencia no pudieron explicar las extrañas desviaciones que tienen lugar en las trampas no lineales, lo que limitó las perspectivas de aplicaciones de trampas no lineales. En el marco del modelo propuesto, estas desviaciones estaban plenamente justificadas. El nuevo enfoque ayuda a predecir y controlar la localización de partículas cargadas para diferentes posiciones y voltajes de electrodos. Esto es necesario para crear trampas de radiofrecuencia más eficientes para diversas aplicaciones.

"Aunque este trabajo es teórico, está estrechamente relacionado con la práctica. Nuestro grupo desarrolla nuevos diseños de trampas de radiofrecuencia y las construye para, en consecuencia, localizar diversas partículas cargadas. También investigamos teóricamente nanocristales profundamente enfriados en estas trampas, ya que estas partículas pueden modelar efectos cuánticos. Nuestros estudios a menudo brindan resultados interesantes inesperados y nos acercan a la interacción con los fenómenos cuánticos, "señala Tatiana Vovk del Laboratorio de Modelado y Diseño de Nanoestructuras de la Universidad ITMO.