物理学家首次制出单个多原子分子的光镊阵列

物理学家首次制出单个多原子分子的光镊阵列

哈佛大学的一个物理学家小组首次成功地用光学镊子阵列捕获了单个多原子分子。在发表于《自然》杂志的论文中，该研究小组介绍了他们是如何实现这一壮举的，以及这一壮举的可能用途。同一期的《研究简报》也介绍了他们的工作。

将原子冷却到极低温度可以控制它们的能量状态，这反过来又促进了几种技术的发展，如原子钟。物理学家怀疑，对分子进行同样的控制也能获得类似的结果，但由于涉及旋转和振动等额外因素，要做到这一点已被证明是一项艰巨的挑战。

CaOH分子的光学镊子阵列

只有两个原子的分子取得了一些成功，但有更多原子的分子却很麻烦。在这项新的研究中，研究小组找到了控制一种含有三个原子的分子CaOH的方法。

为了控制单个分子，研究人员首先将几个分子隔离在一个真空室中，冷冻到略低于100微开尔文，然后使用光学镊子（激光）阵列将它们分开，这样研究小组就可以将精力集中在单个分子上。这样，他们就能操纵分子进入量子基态。

一旦实现了这一目标，研究小组就设计出了一种对单个分子进行成像的方法，从而证明在不破坏他们正在研究的分子的情况下加载了特定的镊子。要做到这一点，需要使用额外的激光器，不过研究小组发现，他们必须以特定的方式调整激光器，以减少激光束的相互作用与分子结构之间的干扰。

随后，研究人员迫使分子进入所需的量子态，从而控制了分子的振动、旋转和核自旋。然后，他们再次对分子进行成像，以进一步了解操纵的结果。

研究小组认为，他们的技术可用于其他三原子分子，为多原子分子研究开辟了新途径。

参考链接：

1. https://phys.org/news/2024-05-physicists-optical-TWeezer-array-individual.html
2. https://www.nature.com/articles/s41586-024-07199-1