Diagrama de energía molecular y configuración experimental. (A) Una trampa de dipolo óptico formada por un haz enfocado de luz de 1064 nm (I) se cruza con el MOT y se refleja en la ventana reentrante (III) en un ángulo para evitar la formación de una red. Se coloca un objetivo de microscopio (IV) dentro de una carcasa reentrante entre las bobinas MOT (II). La fluorescencia de las moléculas (VI) se recoge a través del objetivo y se proyecta en una cámara. Las trampas de pinzas ópticas se generan mediante el uso de un AOD (VII) y se combinan en la ruta de formación de imágenes mediante el uso de un espejo dicroico (V). (B) Estructura del nivel de CaF de los estados relevantes utilizados en el proceso de Λ-enfriamiento. El enfriamiento se opera a una desafinación Δ =2π × 25 MHz. Crédito: Ciencias (2019). DOI:10.1126 / science.aax1265
Un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts descubrió que podrían usar una matriz de pinzas ópticas de moléculas enfriadas por láser para observar las colisiones en el estado fundamental entre moléculas individuales. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su trabajo con moléculas de monofluoruro de calcio enfriadas atrapadas por pinzas ópticas, y lo que aprendieron de sus experimentos. Svetlana Kotochigova, con Temple University, ha publicado un artículo en Perspective en el mismo número de la revista en el que se describe el trabajo; también ofrece una descripción general del trabajo que se está realizando con matrices de pinzas ópticas para comprender mejor las moléculas en general.
Como señala Kotochigova, El desarrollo de las pinzas ópticas en la década de 1970 ha dado lugar a una ciencia innovadora porque permite estudiar átomos y moléculas con un nivel de detalle sin precedentes. Su trabajo implica el uso de luz láser para crear una fuerza que pueda sostener objetos extremadamente pequeños en su lugar mientras se estudian. En tiempos más recientes, las pinzas ópticas se han vuelto más sofisticadas; ahora se pueden usar para manipular matrices de moléculas, lo que permite a los investigadores ver qué sucede cuando interactúan en condiciones muy controladas. Como señalan los investigadores, estas matrices normalmente se enfrían para mantener su actividad al mínimo mientras se estudian las moléculas. En este nuevo esfuerzo, los investigadores optaron por estudiar matrices de moléculas de monofluoruro de calcio enfriadas porque tienen lo que el equipo describe como factores de Franck-Condon casi diagonales, lo que significa que pueden excitarse electrónicamente disparándoles un láser, y luego volver a un estado inicial después de la emisión.
En su trabajo, los investigadores crearon matrices de pinzas difractando un solo haz en muchos haces más pequeños, cada uno de los cuales podría reorganizarse para adaptarse a sus propósitos en tiempo real. En el estado inicial, un número desconocido de moléculas quedaron atrapadas en la matriz. Luego, el equipo usó luz para forzar colisiones entre las moléculas, empujando algunos de ellos fuera de la matriz hasta que tengan el número deseado en cada pinza. Informan que en los casos en que solo había dos moléculas presentes, pudieron observar colisiones ultrafrías naturales, lo que permitió una visión clara de la acción.
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