Rydberg atom-enabled spectroscopy of polar molecules via Förster resonance energy transfer
研究利用直流电场控制里德堡原子与极性分子间的非辐射能量转移,实现了分子的态分辨非破坏性探测与光谱学,为量子技术和化学反应研究提供了基础探测方法。
2022-05-09 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Proposal for Quantum Sensing Based on Two-Dimensional Dynamical Decoupling: NMR Correlation Spectroscopy of Single Molecules
核磁共振(NMR)具有巨大的应用。二维核磁共振是表征原子核和分子结构之间相关性的基本技术。为了实现单分子核磁共振的最终目标,动态去耦合(DD)增强金刚石量子传感使单核自旋和纳米级核磁共振的检测成为可能。然而,在基于DD的量子传感中仍然缺乏标准方法来表征单个分子中核自旋之间的相关性。在这里,我们提出了一种基于二维DD的量子传感方案,作为一种通用的单分子相关光谱方法。我们设计了由两组不同周期的周期DD序列组成的二维DD序列,它们可以独立设置以匹配两个不同的共振DD跃迁频率。我们发现,在共振DD条件下,传感器相干斑图作为两个独立的DD双光子脉冲数的函数,可以完全确定核自旋跃迁之间不同类型的关联。这项工作提供了一个系统的方法,相关光谱的单分子NMR。
2016-11-24 quant-ph
High-precision spectroscopy of ultracold molecules in an optical lattice
对紧密囚禁在光晶格中的超冷分子的研究可以拓展精密测量和光谱学的前沿,并为分子和基础物理提供更深入的见解。在这里,我们创建,探测和图像微开尔文$^{88}$锶$_2$分子在晶格中,并演示精确测量的分子参数以及相干控制的分子量子态使用光场。我们讨论了系统的灵敏度尺寸效应,一个新的绑定到连续光谱技术,高精度的结合能测量,并与这个丰富的实验系统的新物理的前景。
2015-12-21 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Entangled Photons Enabled Time- and Frequency-Resolved Coherent Raman Spectroscopy in Condensed Phase Molecules
我们发展了一种利用纠缠光子的超快频率分辨拉曼光谱,用于探测凝聚相中多原子分子的电子和振动相干性。利用光子之间的量子相关性,信号显示出时间和光谱分辨率的能力,这是经典脉冲或没有纠缠的场所无法达到的。我们开发了一个微观理论,这种拉曼光谱,揭示了电子相干动力学,往往表现出快速衰减内$\sim$ 50 fs。外差探测拉曼信号进一步发展,以捕捉电子相干和发射的相位在实时域。
2021-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Diamond based single molecule magnetic resonance spectroscopy
检测单个分子中的核自旋是物理学和生物学中的一个关键挑战,多年来一直在寻求解决方案。单个原子核的小磁矩和不可避免的环境噪声是其实现的关键障碍。在这里,我们从理论上证明,一个单一的氮空位(NV)在金刚石中心可以用来构建一个纳米级的单分子光谱仪,能够检测一个单一的核的位置和自旋状态,并可以确定的距离和对齐的核或电子自旋对。所提出的装置将在化学和生物学中的单分子光谱学中找到应用,例如在确定蛋白质结构或监测大分子运动中,并且因此可以提供一种工具来帮助解开生物分子功能的微观机制。
2012-12-07 quant-ph
High-resolution 'magic'-field spectroscopy on trapped polyatomic molecules
在冷却和捕获分子的快速进展,使第一个实验的高分辨率光谱的捕获双原子分子,有希望前所未有的精度。将这项工作扩展到多原子分子提供了独特的机会,由于更复杂的几何形状和额外的内部自由度。在这里,这是通过结合一个磁场微结构的电陷阱,旋转过渡与最小的斯塔克加宽在“魔术”偏移电场,和光电西西弗斯冷却的分子到低毫开尔文温度制度。因此,我们减少斯塔克展宽的$J=5\leftarrow4$($K=3$)过渡的甲醛在$364\,$ GHz远低于$1\,$ kHz,观察多普勒限制线宽下降到$3.8\,$ kHz,并确定“魔”场线位置的不确定性低于$100\,$ Hz。我们的方法为研究不同的多原子分子物种提供了多种可能性。
2021-10-21 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Quantum non-demolition state detection and spectroscopy of single trapped molecules
被囚禁的原子和离子是最好的受控量子系统之一,在量子信息、传感和计量等领域有着广泛的应用。然而,对于分子,由于其复杂的能级结构,目前缺乏类似程度的控制。原子离子作为分子离子探针的量子逻辑协议是实现这种控制水平的一种有希望的途径,特别是对于与黑体辐射去耦的同核分子。在这里,一个量子非拆除协议上的单个被困N $_2^+$分子证明。的自旋-旋转振动态的分子被检测到具有超过99%的保真度和光谱跃迁的分子中的位置和强度被确定,都没有破坏分子的量子态。本方法为分子精密光谱学的新方法、单分子水平上的状态到状态化学以及分子量子比特的实现奠定了基础。
2019-10-25 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Coherent anti-Stokes Raman spectroscopy in the presence of strong resonant signal from background molecules
使用宽带飞秒激光脉冲的光谱学通常涉及具有接近共振频率的多个分子种类的同时激发。解释来自分子混合物的集体光学响应通常需要对检测到的时间分辨信号进行傅立叶分析。我们提出了一种替代方法分离相干光学响应从两个分子物种与相邻的激发共振(在这里,氧气和二氧化碳的振动模式)。我们利用振转耦合作为一种机制,抑制强振动响应的主要分子物种(O $_{2}$)。相干振转动力学导致长的“沉默窗口”的零信号从氧分子。在这些静默窗口中,检测到的信号仅源自少数种类(CO $_{2}$),从而能够实现O $_2$ /CO $_2$混合比的无背景检测和表征。与傅立叶分析相比,我们的技术不需要飞秒时间分辨率或时间延迟扫描。
2012-10-18 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Enantiodetection of chiral molecules via two-dimensional spectroscopy
手性分子的对映体检测对于药物生产、化学反应控制、生物功能设计等具有重要意义。传统的光学检测方法依赖于弱的磁偶极或电四极相互作用,因此存在信号弱、灵敏度低的缺点。我们提出了一种新的光学对映体检测方法,通过三个电磁场驱动的手性混合物的二维(2D)光谱来确定对映体过量。左手和右手手性分子的量由2D光谱上的不同峰的强度反映,由手性分子和驱动场之间的相对强的电偶极相互作用产生的手性相关的频移分离。因此,对映异构体过量可以通过两种对映异构体的峰的强度比来确定。
2021-12-10 physics.chem-ph quant-ph
Principles of enantio-selective excitation in three-wave mixing spectroscopy of chiral molecules
三波混频光谱的手性分子,这存在于左手和右手的构象,允许对映选择性的人口转移,尽管随机取向的分子。这是基于一种对映异构体的三光子路径的建设性干涉和另一种对映异构体的破坏性干涉。我们在这里证明,三个相互正交的偏振方向需要为此目的。存在两种不同的动力学机制来实现对映选择性的布居转移,我们表明,它们对应于三波混频中不同的相位条件。我们发现,目前的旋转三波混频实验中使用的激发方案与$C_1$对称性的手性分子接近最佳和讨论的前景,轴向手性分子的振转三波混频实验。我们的全面研究使我们能够澄清文献中早期的误解。
2019-07-08 physics.chem-ph quant-ph
Addressing intramolecular vibrational redistribution in a single molecule through pump and probe surface-enhanced vibrational spectroscopy
Centro de Física de Materiales (CFM-MPC), CSIC-EHU(材料物理中心);Donostia International Physics Center (DIPC)(多诺西亚国际物理中心);Department of Electricity and Electronics, FCT-ZTF, UPV-EHU(巴斯克国立大学电气与电子工程系);Department of Polymers and Advanced Materials, Faculty of Chemistry, The University of the Basque Country, UPV/EHU(巴斯克国立大学化学学院高分子与先进材料系);IKERBASQUE, Basque Foundation for Science(伊克尔巴斯基克科学基金会)
本文通过泵浦和探针表面增强振动光谱研究单分子内分子振动再分布,利用量子力学框架分析振动光谱优化IVR表征的策略。
2026-01-06 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Complete Reconstruction of the Wavefunction of a Reacting Molecule by Four-Wave Mixing Spectroscopy
探测反应分子的实时动力学仍然是化学中的核心挑战之一。在这封信中,我们展示了如何激发态反应分子的含时波函数可以完全重建共振相干反斯托克斯拉曼光谱。该方法假设知识的基态电位,但不是任何激发态电位,虽然我们表明,后者可以计算一次的依赖于时间的激发态波函数是已知的。该制剂适用于多原子以及paclics和绑定以及解离激发电位。我们证明了该方法上的Li $_2$分子与其绑定的第一激发态,和模型Li $_2$ -like系统与解离激发态的潜力。
2011-01-23 physics.chem-ph quant-ph
Molecular spectroscopy for ground-state transfer of ultracold RbCs molecules
我们对RbCs Feshbach分子的超冷样品进行单光子和双光子高分辨率光谱学,旨在确定量子气体体系中高效基态转移的合适途径,以产生偶极RbCs的量子气体。基态分子。单光子损失光谱使我们能够探测混合激发态(A1 <$+ - b3 <$0)0+分子的深束缚振转能级。双光子暗态光谱将初始Feshbach态连接到旋振基态。我们确定了最低振转能级的结合能|v”=0,J”=0>的X1 π +基态为DX 0 = 3811.5755(16)1/cm,相对于以前的数据,精度提高了300倍。我们现在能够进行到旋振基态的受激双光子拉曼转移。
2011-06-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Breaking and trapping Cooper pairs by Rydberg-molecule spectroscopy in atomic Fermi superfluids
提出利用里德堡杂质光谱探针研究原子费米超流体中库珀对的破坏与局域化,通过监测BCS-BEC交叉中的分子形成,揭示了类似π介子俘获的库珀对俘获及类似黑洞潮汐撕裂的对破坏现象,并可估计库珀对大小及分辨多体配对效应。
2024-09-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Buffer-gas cooling, high-resolution spectroscopy and optical cycling of barium monofluoride molecules
我们展示了缓冲气体冷却,高分辨率光谱和循环荧光冷氟化钡(BaF)分子。我们的源产生一个强烈的和内部冷的分子束包含不同的BaF同位素,平均向前速度为190米/秒。对于138 BaF的良好准直光束,我们在我们的下游检测区域中的X2 Sigma,N=1状态中观察到超过1 e10分子/sr/脉冲的通量。研究中间A 'Delta状态的吸收线强度,我们推断出790 ± 346 ns的寿命,明显长于先前估计的寿命。最后,高对角的Franck-Condon因子和暗态的磁再混合使我们能够在138 BaF中实现准循环跃迁,这适合于将来对这种重双原子分子的激光冷却。
2020-01-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Single molecule NMR detection and spectroscopy using single spins in diamond
利用金刚石中的氮空位(NV)中心进行纳米磁性测量,由于具有室温操作、纳米级分辨率和高灵敏度的综合特性,引起了人们极大的兴趣。纳米磁测量的重要目标之一是能够检测单个分子中的纳米级核磁共振(NMR)。我们的理论分析表明,如何在金刚石表面的单个分子,与特征的NMR频率,可以检测到使用一个接近NV中心的时间尺度上的顺序秒与纳米精度。我们执行时空分辨率优化,并概述了更高灵敏度的路径。此外,该方法适用于在低和相对不均匀的背景磁场中的应用,与传统的液态和固态NMR光谱相比。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled Coherent Coupling in a Quantum Dot Molecule Revealed by Ultrafast Four-Wave Mixing Spectroscopy
Wrocław University of Science and Technology(弗罗茨瓦夫科技大学);School of Physics, Trinity College Dublin(都柏林三一学院物理学院);Technische Universität Berlin(柏林工业大学);Ruhr-Universität Bochum(波鸿鲁尔大学);Wrocław University of Technology(弗罗茨瓦夫理工大学);Technische Universität München(慕尼黑工业大学);Universität Paderborn(帕德博恩大学);Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学)
该研究利用超快四波混频光谱首次实现了量子点分子中受控相干隧道耦合的观测,揭示了三重态过渡的量子相干性及耦合机制。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Atomic-scale structure analysis of a molecule at a (6-nanometer)$^3$ ice crystal
水是自然界中最重要的溶剂。研究水分子之间的相互作用是一个重要的课题。核磁共振(NMR)光谱是检测分子结构分析中磁相互作用的最有力的工具之一,具有广泛的应用。但是传统的核磁共振光谱学需要宏观的样品量,这在研究纳米结构时是有障碍的。通过对单个自旋量子传感器的量子控制,实现了对纳米级有机分子和单分子的磁共振光谱分析。然而,在纳米尺度下测量分子内核自旋的偶极相互作用并分析其结构仍然是一个很大的挑战。在这里,我们成功地检测(6纳米)$^3$检测体积的冰晶的NMR光谱。更重要的是,记录了水分子的两个质子核自旋之间的磁偶极耦合。分辨的分子内磁偶极相互作用约为15 kHz和33 kHz,光谱分辨率为几kHz。通过对相互作用分辨的核磁共振谱的分析,可以得到纳米冰晶的空间结构,由此可以得到水分子键的取向,进而可以得到键的长度。该工作使核磁共振波谱技术在单分子结构分析中的应用成为可能,为纳米晶和承压水的研究提供了进一步的工具。
2017-05-25 physics.chem-ph quant-ph
Creation and precise spectroscopy of $^{86}$Sr$_2$ halo molecules
Columbia University(哥伦比亚大学);University of Warsaw(华沙大学)
本研究通过单光子光结合反应制备 $^{86}$Sr$_2$ 环状分子,并利用光谱技术测量振动分裂以确定弱束缚态的绝对束缚能,为分子同位移测量奠定基础。
2026-01-09 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Zero field magnetic resonance spectroscopy based on Nitrogen-vacancy centers
提出基于氮-空位(NV)中心利用圆偏振微波场选择性寻址自旋态的零磁场磁共振波谱方案,应用于单分子波谱,扩展了NV中心在零磁场环境下的纳米尺度分子波谱应用。
2023-04-05 quant-ph
Absolute absorption spectroscopy based on molecule interferometry
提出了一种测量分子束中中性分子绝对光子吸收截面的新方法。它不依赖于我们对粒子束密度的了解,也不依赖于光致碎裂或电离。该方法是基于解决反冲光子吸收的近场物质波干涉的装置,因此,它适用于即使是非常稀释的光束具有低的光密度。我们的讨论包括内部状态转换以及荧光的可能性。我们评估了各种实验不确定性的影响,并表明绝对吸收截面的测量是可以想象的,具有高精度和使用现有的技术。
2008-11-07 quant-ph
Dressed-State Spectroscopy and Magic Trapping of Microwave-Shielded NaCs Molecules
本研究针对微波屏蔽超冷NaCs分子的光极化率特性,建立缀饰态光谱技术表征微分能量位移,实现了对激光涨落不敏感的魔法转动跃迁,为超冷分子蒸发冷却及精密光谱研究提供支撑。
2024-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
High-resolution vibronic spectroscopy of a single molecule embedded in a crystal
染料分子中电子基态的振动能级以前没有在固体基质中以高分辨率进行过探索。我们提出了新的光谱测量嵌入在对二氯苯制成的有机晶体的多环芳香分子的dibenzoterrylene。要做到这一点,我们使用窄带连续波激光器,并结合基于荧光激发和受激发射耗尽(STED)的光谱学方法,以评估在电子基态中的单个振动线宽,分辨率为~30 MHz,由电子激发态的线宽决定。以这种方式,我们确定了几个非常窄的振动水平的线宽下降到2GHz左右的值。此外,我们采样的振动波数,弛豫率和弗兰克-康登因子的分布,无论是在电子基态和激发态的少数个别分子。我们讨论了各种值得注意的实验结果,并将它们与DFT计算的结果进行比较。在我们的工作中获得的高度详细的振动光谱铺平了道路,研究纳米尺度的单分子局域环境。该方法还提供了在电子基态的振动弛豫机制,这可能有助于创建长寿命的振动态在量子技术中的应用的更好的理解。
2022-12-15 quant-ph
Coherent control and spectroscopy of a semiconductor quantum dot Wigner molecule
多电子半导体量子点在量子比特中有着广泛的应用,它们可以实现读出并增强极化率。然而,在这样的点的相干控制通常被限制到只有最低的两个级别,并在强相互作用的制度这样的控制尚未实现。在这里,我们报告的八个不同的共振硅基量子点的量子控制。我们使用量子位读出来执行光谱学,揭示了一组密集的能级,其特征间距远小于单粒子能量。通过与全组态相互作用计算的比较,我们认为稠密能级集来自于维格纳分子物理。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Progress toward a first observation of parity violation in chiral molecules by high-resolution laser spectroscopy
手性分子中的宇称破缺效应迄今为止还没有在实验上观察到。为了应对这一挑战,已经建立了一个由物理学家、化学家、理论家和光谱学家组成的联盟,旨在通过使用高分辨率激光光谱来测量两种对映体之间的PV能量差异。在本文中,我们提出了实现这一目标的共同战略,在不同领域取得的进展,并指出未来PV观测的方向。André Collet在溴氯氟甲烷对映体、它们的合成及其与隐石烷的手性识别方面的工作使得本文提出的第一代实验成为可能。
2010-07-20 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Accurate ro-vibrational spectroscopy of diatomic molecules in a Morse oscillator potential
本文给出了Morse振子的束缚态谱,Morse振子是分子最古老的重要模型势之一。精确的振转能通过广义伪谱方法,提供了一个最佳的,非均匀的离散化的径向网格。这两个s波($\ell=0$)和旋转($\ell \neq 0$)的低和高量子数的状态计算为四个代表性的双原子分子,即H $_2$,LiH,HCl和CO。前九个状态属于最大值的$n, \ell =2$计算具有良好的精度,以及其他九个高的这些分子的状态。目前的结果\emph{surpass}的准确性\emph{all}迄今为止发表的计算发现,除了三对角J-矩阵的方法,它产生类似的准确性,我们的。详细的能量变化相对于状态指数$n,\ell$显示有趣的行为。一系列新的国家,包括更高的国家也被报道。这提供了一个简单的一般有效的计划计算这些和其他类似的潜力在分子物理学。
2013-07-18 quant-ph
High precision spectroscopy of trilobite Rydberg molecules
该研究通过三光子光缔合获得⁸⁷Rb三叶虫二聚体高分辨率光谱,用格林函数框架高精度重现振动光谱,为理论模型提供基准并提取低能区³S₁散射相移。
2025-04-19 physics.atom-ph quant-ph
Spectroscopy of Wigner molecules on superfluid helium using a superconducting resonator
氦上的电子在液氦和真空的界面上形成了一个独特的二维电子系统。在液氦上,被捕获的电子可以排列成强关联态,称为维格纳分子,它可以用来研究电子在没有无序的情况下的相互作用,或者作为量子计算的一个非常有前途的资源。维格纳分子的轨道频率在微波范围内,因此可以与电路量子电动力学(cQED)集成,后者使用微波光子研究光-物质相互作用。在这里,我们实验上实现了一个cQED平台与维格纳分子的轨道状态的氦。我们确定性地在微波谐振器上制备一到四个电子的维格纳分子,这使我们能够首次观察到它们独特的光谱。此外,我们发现一个单电子光子耦合强度g/2 $π$ = 4.8 $\pm$ 0.3 MHz,大大超过共振器线宽$κ$ /2 $π$ = 0.5 MHz。这些结果为强关联电子态的微波研究以及氦原子上Wigner分子轨道和自旋态的相干控制奠定了基础。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Does entanglement enhance single-molecule pulsed biphoton spectroscopy?
本研究探究纠缠对单分子脉冲双光子光谱学的增强作用,明确了光谱信息的贡献构成,证实时频纠缠可提升弱泵浦PDC探针的性能,且非纠缠测量能捕获大部分信息,为量子光谱应用提供依据。
2023-07-05 physics.atom-ph quant-ph
Electromagnetically Induced Transparency Spectroscopy
我们提出了一种基于电磁感应透明(EIT)现象的方法,用于检测在大多数吸收剂存在下作为少数分子存在的分子。我们采用的EIT效应有效地消除了光谱区域中的大多数物种的吸收,在该光谱区域中,大多数物种的吸收与少数物种的吸收重叠。该方法也可以用于增强与同一分子的其他局域模跃迁的背景在光谱上重叠的局域模跃迁。一般理论适用于同一分子内的稀疏和拥挤的背景光谱的情况下,并记录的同位素异构体(氯和甲醇)的光谱是少数相对于其他同位素异构体构成的大多数分子存在。
2012-01-03 physics.atom-ph quant-ph
Local fluctuations of vibrational polaritons monitored by two-dimensional infrared spectroscopy
我们研究了置于红外微腔中的分子的集体行为,包括局部涨落,即,动力学紊乱由于分子间的相干性,振动极化激元中的合作特征被动态地侵蚀。为了进一步解决这个问题,我们发展了一种二维红外光谱(2D-IR)技术来研究分子与腔模的相互作用。指定对应于光谱信号的合作特征。结果表明,除了极化激元的交叉峰外,暗态的出现是由于分子间协同效应的破坏。我们进一步指出,协同性的破坏与振动激发的局域化密切相关,而极化激元模是多个分子上的扩展波。此外,我们的工作为理解最近的2D-IR实验提供了新的物理见解,其中暗模和亮极化激元之间的相互作用是明显的。
2018-06-17 physics.chem-ph quant-ph
Rovibrational Spectroscopy of Diatomic Molecules in a Modified Morse Potential using Nikiforov-Uvarov Functional Analysis
本文利用NUFA方法结合修正Morse势和Pekeris近似,精确求解了十种双原子分子的振转能级,验证了方法可靠性并补充了多个此前未见报道的激发态数据。
2024-09-30 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Single-molecule Scale Magnetic Resonance Spectroscopy using Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond
本文综述利用金刚石NV中心实现单分子尺度磁共振的技术进展、性能局限与参数优化,并指出核自旋三维位置完整重建仍是关键挑战。
2025-01-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Formation of ultracold polar molecules in the rovibrational ground state
通过从激光冷却原子开始的单个光缔合步骤形成绝对基态X $^1Σ^+$,v "= 0,J"= 0的超冷LiCs分子。还证明了具有50倍更高速率的v "= 0,J"= 2分子的选择性生产。的基态分子的旋转和振动状态的确定在一个设置结合耗尽光谱与共振增强多光子电离飞行时间光谱。使用高达5x10^3分子/s的确定的生产率,我们描述了一个简单的方案,可以提供外部和内部冷偶极分子的大样本。
2008-09-19 physics.atom-ph quant-ph