گروهی از دانشمندان آلمانی، به تازگی دریافتند که با افزودن اسپین‌های دورانی به مولکول‌ها و بررسی جهت‌گیری‌شان در میدان‌های مغناطیسی در دما‌های خیلی پایین در حد میلی‌کلوین می‌توان واکنش‌های شیمیایی را تا حد خوبی کنترل کرد.

سردکردن مولکول‌ها تا دمای میلی‌کلوین، مطالعه برهم‌کنش‌های مولکولی را در گستره های مطلقا کوانتومی ممکن می‌سازد. جهت‌گیری نسبیِ بین مولکول‌ها، می‌تواند اثر شگفتی روی چگونگی برهم‌کنش آنها با هم و همچنین واکنش‌های شیمیایی موجود بین آن‌ها داشته باشد. یوهانس هِکر دنشلگ (Johannes Hecker Denschlag) و همکارانش از دانشگاه یولم در آلمان به تازگی روشی را ابداع کرده‌اند که براساس آن می‌توانند با مجهز کردن مولکول‌های فراسرد به یک اسپین دورانی، جهت‌گیری آن‌ها را در شبکه‌های اپتیکی سه بعدی کنترل کنند. این روشِ نوین دریچه‌ای را به آزمایشات مولکولی فراسرد می‌گشاید که می‌تواند منجر به روش‌های جدیدی برای کنترل واکنش‌های شیمیایی شود.

این محققان مجموعه‌ای از مولکول‌های دو اتمی روبیدویم (Rb₂) را در شبکه اپتیکی سه بعدی به دام انداختند که توسط سه لایه از قطبش‌گرهای عمود برهم ایجاد شده است. این مولکول‌ها از نظر اسپینی قطبیده شده بودند تا جهت‌گیری محوری مولکولی‌شان بر اساس طرحی که قبلا با استفاده از لیزر ارائه شده بود تنظیم شود، در نتیجه حالت خاصی از دوران ایجاد می‌شود. در این آزمایشات دو مجموعه از مولکول‌های روبیدیوم در نظر گرفته شدند: یک مجموعه با تکانه زاویه‌ای صفر (بدون دوران) و دیگری با دو کوانتای تکانه زاویه‌ای. این مولکول‌ها بر اساس دوران اولیه‌شان در یک میدان مغناطیسی اعمال شده که محور کوانتیده شدن را تعیین می‌کند، به صورت مختلف بر اساس دوران اولیه‌شان جهت‌گیری می‌کنند. این گروه جهت‌گیری‌های مولکولی را نسبت به شبکه کریستالی با قابلیت قطبیده‌شدن مولکول‌ها اندازه کردند. آزمایشات انجام شده نشان داد‌ که مولکو‌هایی که دوران ندارند به صورت تصادفی جهت‌گیری می‌کنند، در صورتی که مولکو‌هایی که دو کوانتای دورانی دارند در امتداد جهت میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند، که منجر به مجموعه‌ای از پانزده هزار مولکول در 1 میکروکلوین می‌شود که همگی در یک جهت قرار دارند.

منبع: http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.113.233004

مرجع: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.233004