当分子受到透视 光照射时,它们会因能量供应而开始振动。对于格拉茨技术大学(TUGraz)实验物理研究所的AndreasHauser来说,这一众所周知的现象是考虑这些振动是否也可用于产生磁场的起点。
这是因为原子核带正电,当带电粒子移动时,就会产生磁场。以金属酞菁(环状平面染料分子)为例,豪瑟和他的团队现在计算出,由于这些分子具有高度对称性,当透视 脉冲作用于它们时,它们实际上会产生纳米范围内的微小磁场。
根据计算,应该可以用核磁共振波谱法测量相当低但非常精确的局部场强。研究人员已将他们的研究结果发表在《美国化学学会杂志》上。
分子的循环舞蹈
在计算过程中,研究小组借鉴了激光光谱学早期的一些初步工作,其中一些工作已有几十年的历史,并利用维也纳科学集群和格拉茨技术大学的超级计算机上的现代电子结构理论,计算了酞菁分子在圆偏振透视 光照射下的行为。发生的事情是,圆偏振光(即螺旋扭曲的光波)同时以直角激发两个分子振动。
“正如每一对跳伦巴舞的情侣都知道的那样,向前-向后和向左-向右的正确组合会形成一个小的闭环。每个受影响的原子核的这种圆周运动实际上会产生磁场,但只是非常局部的,尺寸在几纳米范围内,”豪瑟说。
Hauser解释道,通过选择性地操纵透视 光,甚至可以控制磁场的强度和方向。这将使分子变成高精度光学开关,或许也可以用来构建量子计算机的电路。
现在,豪瑟与格拉茨技术大学固体物理研究所的同事以及格拉茨大学的一个团队一起,希望通过实验证明分子磁场可以以可控的方式产生。
“为了证明,也为了未来的应用,酞菁分子需要被放置在表面上。然而,这会改变物理条件,进而影响光诱导激发和磁场的特性,”豪瑟解释说。
“因此,我们希望找到一种对所需机制影响最小的支撑材料。”下一步,物理学家和他的同事希望计算沉积的酞菁、支撑材料和透视 光之间的相互作用,然后在实验中测试最有希望的变体。