陆培祥教授团队实现分子转动波包的操控和全光测量

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激光诱导分子取向在许多领域有着非常重要的应用,无规则排列分子的平均效应会导致衍射图像的模糊,因此需要先将气体分子空间三维取向才能进行成像。作为激光诱导分子排列和取向领域的世界性难题,尤其是不对称陀螺分子乃至缺乏对称性的手性分子的全光三维空间取向,目前还没有效的实验手段能够实现。

  分子作为保持物质化学性质的最小粒子,研究其结构及动力学行为对于揭示微观超快化学的反应机制,促进医学、生物、能源等相关学科的发展有着重要意义。一般而言,气体分子处于随机的热运动状态,这种随机平均效应容易掩盖分子的一些固有特性。上个世纪末,科学家提出采用飞秒激光可以有效实现对分子的转动操控,从而使得分子能够进行规则的排列取向。近些年来的研究表明,通过调控驱动激光的偏振,可以使分子像“电扇”一样发生单向旋转。单向旋转的分子导致了许多新奇的物理现象,比如分子旋涡等。为了更好地理解这些现象,并探索更多新的应用,研究人员一直期望对分子的单向转动过程有更为清晰的直观认识。

科学家实现不对称陀螺分子的全光三维空间取向

  该工作得到了国家自然科学基金的资助,相关的理论模拟得到了美国堪萨斯州立大学的C. D. Lin教授和Anh-Thu Le教授的支持。

必赢备用网址 ,华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授团队与以色列魏兹曼研究所科学家合作,利用交叉偏振的飞秒双色激光场,首次实现了不对称陀螺分子的全光三维空间取向。相关研究成果已在线发表于《自然-通讯》(Nature Communications)。

  以往的研究表明,分子转动要比高次谐波辐射的时间尺度慢很多,因此在谐波产生过程中,分子的转动状态通常是认为固定不变的,即波恩奥本海默近似。而该团队研究发现在多光周期飞秒激光驱动下分子转动能够与高次谐波过程相互耦合,在此基础上他们首次报道了由分子转动导致的高次谐波频率移动现象。该结果打破了传统的波恩奥本海默近似的理论模型,使得人们对分子的转动过程有了更加清晰深刻的认识。

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