Une équipe de recherche, affilié à l'Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan en Corée du Sud (UNIST) a découvert que lorsque les états quantiques rotationnels de molécules non polaires changent sous l'influence de champs laser (champs laser non résonants), il en va de même de leurs trajectoires de mouvement.

Les lanceurs de baseball lancent une variété de lancers, dont chacun a une trajectoire légèrement différente. En effet, chaque type de terrain dépend du degré d'interaction avec l'air circulant autour de la balle. Une étude récente, UNIST affilié a dévoilé que même les petites molécules invisibles ont des trajectoires de mouvement différentes pour chaque état de rotation lorsqu'elles interagissent avec le laser.

Une équipe de recherche, dirigé par le professeur Bum Suk Zhao de l'École des sciences naturelles de l'UNIST a découvert que lorsque les états quantiques rotationnels des molécules non polaires changent sous l'influence des champs laser (champs laser non résonants), il en va de même de leurs trajectoires de mouvement. Comme le lancer de baseball, le degré d'alignement des molécules varie en fonction des états quantiques rotationnels, ce qui amène des changements importants dans les trajectoires des molécules.

Les molécules tournent librement dans chaque état quantique de rotation lorsqu'il n'y a pas de champ laser présent. Cependant, lorsque ces molécules initialement en rotation libre interagissent avec un champ laser, un changement se produit. Ainsi, en présence d'un champ laser, même une molécule non polaire subit un moment dipolaire induit, et ce degré varie en fonction de l'état quantique rotationnel. Ces molécules sont alignées dans une direction spécifique (la direction de polarisation laser) et en même temps, les mouvements de translation (mouvement vers l'avant) des molécules changent en interagissant avec le champ laser.

Comme ça, le degré de polarité induit par un champ électrique externe est appelé, taux de polarisation. Ceci n'est pas seulement lié au degré d'alignement des molécules, mais aussi l'état quantique rotationnel. Le degré d'alignement des molécules varie en fonction de l'intensité des champs laser. Cependant, dans l'interprétation des résultats expérimentaux rapportés précédemment, l'effet de l'alignement moléculaire dépendant de l'état de rotation dans la diffusion des molécules a été négligé.

Dans l'étude, l'équipe de recherche a expliqué avec précision les trajectoires de mouvement des molécules, compte tenu de l'effet d'alignement. Grâce à des expériences de diffusion, l'équipe de recherche a démontré l'effet de l'alignement dépendant de l'état sur la diffusion des molécules CS2 (disulfure de carbone) par une onde stationnaire optique formée par deux faisceaux laser infrarouges pulsés (IR) contra-propagatifs de propriétés identiques. Les résultats ont été analysés par des simulations de trajectoire, compte tenu de l'effet d'alignement. Selon leur analyse, compte tenu de l'effet d'alignement, les changements de vitesse dans la direction transversale étaient bien expliqués.

"Dans le journal, Publié dans Lettres d'examen physique en 2015, il y avait quelque chose qui ne pouvait pas être expliqué par le "taux de polarisation qui varie avec chaque état quantique rotationnel, " dit Lee Young Kim (M.S./Ph.D. combiné en physique, UNIST), en tant que premier auteur de l'étude. "Cette fois, grâce à une évaluation précise du taux de polarisation, compte tenu de l'effet d'alignement, il a été possible d'interpréter avec succès les expériences de diffusion."

"L'étude précise de la diffusion de molécules alignées à travers des champs laser peut être la pierre angulaire du contrôle des mouvements moléculaires de translation, ainsi que pour le développement d'une technologie capable de séparer les molécules non polaires selon leur état de rotation, " dit le professeur Zhao. " Cette étude servira de base à d'autres recherches, comme la séparation d'isomères répartis dans différents états quantiques, ainsi que pour l'étude de la dynamique de réaction."

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Avancées scientifiques .