व्यक्तिगत बहुपरमाणुक अणुओं को पहली बार ऑप्टिकल चिमटी की सरणियों में फंसाया गया है। अमेरिका में शोधकर्ता तीन-परमाणु अणुओं की व्यक्तिगत क्वांटम अवस्थाओं को नियंत्रित करने में सक्षम थे और तकनीक क्वांटम कंप्यूटिंग में अनुप्रयोग पा सकती है और मानक मॉडल से परे भौतिकी की खोज कर सकती है।
अणुओं को पूर्ण शून्य के करीब तापमान तक ठंडा करना अल्ट्राकोल्ड भौतिकी में एक रोमांचक सीमा है क्योंकि यह क्वांटम यांत्रिकी द्वारा रासायनिक प्रक्रियाओं को कैसे संचालित किया जाता है, इसकी एक खिड़की प्रदान करता है। दशकों से, भौतिक विज्ञानी परमाणुओं को अत्यंत ठंडे तापमान तक ठंडा कर रहे हैं। हालाँकि, अणुओं को ठंडा करना अधिक चुनौतीपूर्ण होता है क्योंकि वे ऊर्जा को स्वतंत्रता की कई डिग्री (रोटेशन और कंपन) में रख सकते हैं - और एक अणु को ठंडा करने के लिए इन सभी से ऊर्जा को हटाने की आवश्यकता होती है। द्विपरमाणुक अणुओं के साथ उल्लेखनीय सफलता हासिल की गई है, लेकिन प्रत्येक अतिरिक्त परमाणु के साथ स्वतंत्रता की डिग्री की संख्या तेजी से बढ़ती है, इसलिए बड़े अणुओं के साथ प्रगति अधिक सीमित रही है।
अभी, जॉन डोयल, नाथनियल विलास और हार्वर्ड विश्वविद्यालय के सहकर्मियों ने अलग-अलग ट्रायटोमिक अणुओं को उनकी क्वांटम ग्राउंड अवस्था में ठंडा किया है। प्रत्येक अणु में एक कैल्शियम, एक ऑक्सीजन और एक हाइड्रोजन परमाणु शामिल होता है।
रैखिक ज्यामिति
विलास बताते हैं, "मुख्य बात जो हमें इस अणु के बारे में पसंद है वह यह है कि, जमीनी अवस्था में, इसमें एक रैखिक ज्यामिति है," लेकिन इसमें एक झुकी हुई ज्यामिति के साथ एक निचली उत्तेजित अवस्था है... और यह आपको एक अतिरिक्त घूर्णी देता है आज़ादी की श्रेणी।"
2022 में, विलास और डॉयल सहित एक टीम लेज़र ने इन अणुओं के एक बादल को 110 μK तक ठंडा कर दिया मैग्नेटो-ऑप्टिकल जाल में। हालाँकि, इससे पहले किसी ने भी दो से अधिक परमाणुओं वाले व्यक्तिगत अणुओं को उनकी क्वांटम ग्राउंड अवस्था में ठंडा नहीं किया है।
नए काम में, विलास और उनके सहयोगियों ने अपने अणुओं को मैग्नेटो-ऑप्टिकल ट्रैप से छह आसन्न ऑप्टिकल ट्वीजर ट्रैप की एक श्रृंखला में लोड किया। उन्होंने कुछ अणुओं को उत्तेजित अवस्था में लाने के लिए एक लेज़र पल्स का उपयोग किया: "क्योंकि यह उत्तेजित अणु वहां है, इसलिए अणुओं के परस्पर क्रिया करने के लिए बहुत बड़ा क्रॉस सेक्शन है," विलास कहते हैं, "इसलिए जमीन के बीच कुछ द्विध्रुव-द्विध्रुवीय अंतःक्रिया होती है अवस्था और उत्तेजित अवस्था, जिससे बेलोचदार टकराव होता है और वे जाल से भटक जाते हैं।” इस पद्धति का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने लगभग सभी चिमटी जाल में अणुओं की संख्या को घटाकर केवल एक कर दिया।
इससे पहले कि वे अणुओं की इमेजिंग के साथ आगे बढ़ें, शोधकर्ताओं को यह तय करना था कि उन्हें ऑप्टिकल ट्वीज़र के लिए प्रकाश की किस तरंग दैर्ध्य का उपयोग करना चाहिए। केंद्रीय आवश्यकता यह है कि चिमटी से अंधेरे अवस्था में अनपेक्षित उत्तेजना पैदा नहीं होनी चाहिए। ये अणु की क्वांटम अवस्थाएँ हैं जो जांच लेजर के लिए अदृश्य हैं। अणु की ऊर्जा संरचना इतनी जटिल है कि कई उच्च-स्थितियों को अणु की किसी भी गति के लिए निर्दिष्ट नहीं किया गया है, लेकिन शोधकर्ताओं ने अनुभवजन्य रूप से पाया कि 784.5 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश से न्यूनतम नुकसान हुआ।
जनसंख्या संचय
शोधकर्ताओं ने तब अणु के एक रैखिक विन्यास से संचरण को चलाने के लिए 609 एनएम लेजर का उपयोग किया, जिसमें तीन परमाणु एक पंक्ति में होते हैं, एक कंपन मोड में जिसमें रेखा झुकती है। अणुओं को तीन निकट-अपक्षयी स्पिन उपस्तरों के संयोजन में छोड़ दिया गया था। बाद में 623 एनएम लेजर के साथ अणुओं को पंप करके, उन्होंने अणुओं को एक ऐसी स्थिति में उत्तेजित किया जो या तो मूल उपस्तरों में से एक में या चौथे, निम्न-ऊर्जा उपस्तर पर वापस आ गया जो लेजर को अवशोषित नहीं करता था। इसलिए, बार-बार उत्तेजना और क्षय के साथ, जनसंख्या निचले उपस्तर में जमा हो गई।
बहुपरमाणुक अणुओं का लेजर कूलिंग अल्ट्राकोल्ड रसायन को सुर्खियों में लाता है
अंत में, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि एक छोटा रेडियो-आवृत्ति चुंबकीय क्षेत्र सिस्टम के दो ऊर्जा स्तरों के बीच रबी दोलन चला सकता है। क्वांटम कंप्यूटिंग में भविष्य के शोध के लिए यह बेहद महत्वपूर्ण हो सकता है: विलास कहते हैं, "ज्यामिति का इस मौजूदा काम पर कोई असर नहीं है... हमारे पास ये छह जाल हैं और हर एक पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर रहा है।" "लेकिन आप प्रत्येक को एक स्वतंत्र आणविक क्वबिट के रूप में सोच सकते हैं, इसलिए हमारा लक्ष्य इन क्वबिट पर गेट लागू करना शुरू करना होगा।" स्वतंत्रता की कई ऑर्थोगोनल डिग्री में जानकारी को एनकोड करना भी संभव हो सकता है, जिससे "क्यूडिट्स" का निर्माण हो सकता है जो कि क्वैबिट्स की तुलना में अधिक जानकारी रखता है।
अन्य संभावनाओं में नई भौतिकी की खोज शामिल है। "इन अणुओं की विविध संरचना के कारण संरचना और नई भौतिकी के विभिन्न प्रकारों के बीच युग्मन होता है - या तो डार्क मैटर या मानक मॉडल से परे उच्च-ऊर्जा कण, और उन्हें अब हमारे स्तर पर नियंत्रित करने से स्पेक्ट्रोस्कोपिक तरीकों को रास्ता मिल जाएगा अधिक संवेदनशील,'' विलास कहते हैं।
"यह क्षेत्र में एक मील का पत्थर है क्योंकि यह कहता है कि हम ऐसे एकल अणुओं को भी नियंत्रित कर सकते हैं जिनमें दो से अधिक परमाणु हों," कहते हैं लॉरेंस चेउक न्यू जर्सी में प्रिंसटन विश्वविद्यालय के; “यदि आप तीसरा परमाणु जोड़ते हैं, तो आपको एक झुकने वाला मोड मिलता है, और यह कुछ अनुप्रयोगों में बहुत उपयोगी है। तो उसी काम में, डॉयल समूह ने न केवल दिखाया कि वे एकल ट्रायटोमिक्स को फंसा सकते हैं और उनका पता लगा सकते हैं: उन्होंने यह भी दिखाया कि वे इन ट्रायटोमिक्स के अंदर झुकने के तरीके में सुसंगत तरीके से हेरफेर कर सकते हैं। वह इस बात को लेकर उत्सुक है कि क्या अभी भी बड़े अणुओं में हेरफेर किया जा सकता है, जिससे चिरायता जैसी विशेषताओं का अध्ययन शुरू हो सकता है।
में अनुसंधान वर्णित है प्रकृति.
- एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
- प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
- प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
- प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
- प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
- स्रोत: https://physicsworld.com/a/individual-polyatomic-molecules-are-trapped-in-optical-tweezer-arrays/
