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精確控制單個(gè)多原子分子有望為諸多領(lǐng)域帶來(lái)巨大突破。然而，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于如何完全控制分子的內(nèi)部量子態(tài)和運(yùn)動(dòng)自由度。在一項(xiàng)最新研究中，美國(guó)哈佛大學(xué)物理學(xué)家首次成功將單個(gè)多原子分子捕獲在光鑷陣列內(nèi)，并以超過(guò)90%的保真度直接且無(wú)損地對(duì)光鑷陣列中單個(gè)分子成像。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《自然》雜志。
將原子冷卻到極低溫度可以控制它們的能量狀態(tài)，可催生并促進(jìn)原子鐘等技術(shù)發(fā)展。物理學(xué)家猜測(cè)，對(duì)分子實(shí)施同樣操作可能會(huì)產(chǎn)生類似結(jié)果。但事實(shí)證明，由于旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)等額外因素，對(duì)分子進(jìn)行同樣控制面臨極大挑戰(zhàn)。科學(xué)家此前已經(jīng)能夠控制某些只有兩個(gè)原子的分子，但對(duì)擁有更多原子的分子還沒(méi)有辦法控制。在最新研究中，科學(xué)家找到了成功控制擁有三個(gè)原子的分子的方法。
研究人員首先將幾個(gè)分子隔離在冷卻至略低于0.0001開(kāi)爾文的真空室內(nèi)，然后用光鑷陣列將它們分離，從而能對(duì)單個(gè)分子進(jìn)行操控。隨后，他們用另外一束激光操縱單個(gè)分子進(jìn)入所需要的量子基態(tài)，從而控制其振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和核自旋。接著他們?cè)俅螌?duì)分子進(jìn)行成像，以了解更多關(guān)于操作結(jié)果的信息。結(jié)果顯示，他們能以超過(guò)90%的保真度直接且無(wú)損地對(duì)光鑷陣列內(nèi)的單個(gè)分子成像。研究小組認(rèn)為，最新技術(shù)可用于其他三原子分子，為多原子分子研究開(kāi)辟了新途徑。
