Uma equipe de pesquisa, afiliado ao Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan da Coréia do Sul (UNIST), descobriu que quando os estados quânticos rotacionais de moléculas não polares mudam sob a influência de campos de laser (campos de laser não ressonantes), o mesmo acontece com suas trajetórias de movimento.

Os arremessadores de beisebol fazem uma variedade de arremessos, cada um dos quais tem uma trajetória ligeiramente diferente. Isso ocorre porque cada tipo de arremesso depende do grau de interação com o ar que flui ao redor da bola. Um estudo recente, A UNIST afiliada revelou que mesmo pequenas moléculas invisíveis têm trajetórias de movimento diferentes para cada estado de rotação ao interagir com o laser.

Uma equipe de pesquisa, liderado pelo Professor Bum Suk Zhao na Escola de Ciências Naturais da UNIST descobriu que quando os estados quânticos rotacionais de moléculas não polares mudam sob a influência de campos de laser (campos de laser não ressonantes), o mesmo acontece com suas trajetórias de movimento. Como arremesso de beisebol, o grau de alinhamento das moléculas varia de acordo com os estados quânticos rotacionais, que traz mudanças significativas para as trajetórias das moléculas.

As moléculas giram livremente em cada estado quântico rotacional quando não há campo de laser presente. Contudo, quando aquelas moléculas inicialmente girando livremente interagem com um campo de laser, uma mudança ocorre. Assim, na presença de um campo de laser, mesmo uma molécula apolar experimenta um momento de dipolo induzido, e tal grau varia dependendo do estado quântico rotacional. Essas moléculas são alinhadas em uma direção específica (a direção de polarização do laser) e, ao mesmo tempo, os movimentos translacionais (movimento para frente) das moléculas mudam ao interagir com o campo do laser.

Assim, o grau de polaridade induzido por um campo elétrico externo é conhecido como, taxa de polarização. Isso não está apenas relacionado ao grau de alinhamento das moléculas, mas também o estado quântico rotacional. O grau de alinhamento das moléculas varia dependendo da intensidade dos campos de laser. Contudo, na interpretação dos resultados experimentais relatados anteriormente, o efeito do alinhamento molecular dependente do estado de rotação no espalhamento das moléculas foi negligenciado.

No estudo, a equipe de pesquisa explicou com precisão as trajetórias de movimento das moléculas, considerando o efeito de alinhamento. Por meio de experimentos de espalhamento, a equipe de pesquisa demonstrou o efeito do alinhamento dependente do estado no espalhamento de moléculas CS2 (dissulfeto de carbono) por uma onda estacionária óptica formada por dois feixes de laser infravermelho pulsado (IR) contra-propagantes de propriedades idênticas. Os resultados foram analisados ​​por meio de simulações de trajetórias, considerando o efeito de alinhamento. De acordo com a análise deles, considerando o efeito de alinhamento, as mudanças de velocidade na direção transversal foram bem explicadas.

"No papel, publicado em Cartas de revisão física em 2015, havia algo que não poderia ser explicado pela "taxa de polarização que varia com cada estado quântico rotacional, "diz Lee Young Kim (Mestrado / Doutorado Combinado em Física, UNIST), como o primeiro autor do estudo. "Desta vez, por meio de uma avaliação precisa da taxa de polarização, levando em consideração o efeito de alinhamento, foi possível interpretar com sucesso os experimentos de espalhamento. "

"A investigação precisa do espalhamento de moléculas alinhadas através de campos de laser pode ser a pedra angular do controle de movimentos moleculares translacionais, bem como para o desenvolvimento de tecnologia que pode separar moléculas não polares de acordo com seu estado rotacional, "diz o professor Zhao." Este estudo servirá como base para pesquisas futuras, como a separação de isômeros distribuídos em diferentes estados quânticos, bem como para a investigação da dinâmica da reação. "

Os resultados desta pesquisa foram publicados em Avanços da Ciência .