Adiabatic orientation of rotating dipole molecules in an external field
极性团簇或分子束通过电场或磁场区域时的感应极化不同于教科书中的朗之万-德拜磁化率。这种区别对于偏转和聚焦实验的解释是重要的，其出现是因为束系综通常以热平衡对称的方式进入场，即，具有先前固定的旋转状态分布。本文讨论了具有固定电偶极矩或磁偶极矩的刚性陀螺系统的定向问题。的解析表达式为他们的“绝热进入”的取向阐明和精确的数值结果的参数范围内进行比较。的热力学和“绝热进入”合奏，扁长和扁圆的顶部，和螺旋顶部和线性旋转的极化之间的差异进行了说明和鉴定。
2008-05-06 physics.atm-clus physics.chem-ph
Ionization-induced Long-lasting Orientation of Symmetric-top Molecules
从理论上研究了双色激光脉冲电离的陀螺分子的无场持久取向现象。各向异性电离产生了一个显着的持久的幸存的中性分子的取向。取向的程度随着脉冲强度和反直觉地随着旋转温度而增加。可以通过使用多个延迟的双色脉冲来进一步增强取向。可以通过偶次谐波产生或基于库仑爆炸的方法来探测持久的取向。这种效应可能使研究在稠密分子气体的弛豫过程，并可能是有用的分子引导和捕获的非均匀领域。
2022-11-16 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Making the best of mixed-field orientation of polar molecules: A recipe for achieving adiabatic dynamics in an electrostatic field combined with laser pulses
我们已经从实验和理论上研究了旋转态选择OCS分子的混合场取向，并获得了很强的取向度。所施加的中等强度的纳秒激光脉冲足够长以使分子精确地对准。然而，在弱直流电场的组合，相同的激光脉冲的混合场取向的非绝热动力学的结果。这些意见充分解释计算采用，绝热和非绝热的时间依赖模型。
2012-04-12 physics.chem-ph quant-ph
Theoretical description of mixed-field orientation of asymmetric top molecules: a time-dependent study
通过求解含时薛定谔方程，对倾斜电场和非共振线偏振激光脉冲作用下非对称陀螺分子的混合场取向进行了理论研究.在此框架下，我们计算了苯腈（C $_7$ H $_5$ N）的选态分子束的混合场取向，并与实验结果进行了比较[J. L. Hansen等人，A 83，023406（2011）]，并且利用我们先前的时间无关描述[J.J.Omiste等人，13，18815（2011）]。对于一个激发转动态，我们研究了混合场实验中使用的几种场配置的场修饰动力学。详细分析了非绝热现象及其对转动动力学的影响。
2016-10-05 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Controlled enantioselective orientation of chiral molecules with an optical centrifuge
我们报告的第一个实验演示的手性分子与激光场的对映选择性旋转控制。在我们的实验中，环氧丙烷的两种对映体被带到加速单向旋转的光学离心机。使用库仑爆炸成像，我们表明，离心分子获得优先取向垂直于旋转平面，并且该取向的方向取决于对映异构体和旋转离心场的相对手性。所观察到的效果与理论预测一致，并在离心激发，然后离心分子的库仑爆炸的数值模拟中再现。该技术为手性分子的光学对映选择性控制开辟了新的途径，在手性混合物的区分、分离和纯化中具有大量的潜在应用。
2019-03-29 physics.chem-ph
Field-free orientation of CO molecules by femtosecond two-color laser fields
报道了在飞秒强双色（800 nm和400 nm）激光场作用下，异质双原子分子（CO）非绝热无场取向的首次实验观察。我们通过测量库仑爆炸后的碎片离子的角分布监测取向与800 nm的脉冲。分子的取向由双色场的相对相位控制。量子力学刚性转子计算的结果进行了比较。所演示的方法可与各种光谱方法（例如高次谐波产生、电子衍射和分子框架光电子发射）结合应用于研究无场条件下的分子框架动力学。
2009-10-10 physics.chem-ph
Enantioselective Orientation of Chiral Molecules Induced by Terahertz Pulses with Twisted Polarization
手性和手性分子是现代化学和生物化学工业中的关键要素。手性对映体的单独寻址和最终分离一直是并且仍然是分子物理学和化学中一个重要的难以捉摸的任务，并且多年来已经引入了各种方法来实现这一目标。在这里，我们从理论上证明了一对交叉极化太赫兹脉冲与手性分子通过其永久偶极矩相互作用诱导这些分子的对映选择性取向。这种取向持续了很长一段时间，超过了几个数量级的太赫兹脉冲的持续时间，其依赖于温度和脉冲的参数进行了研究。持续的取向可以增强分子在不均匀电磁场中的偏转，潜在地导致可行的分离技术。
2020-11-12 physics.chem-ph physics.optics
Optimal Selective Orientation of Chiral Molecules Using Femtosecond Laser Pulses
本文研究了一对延迟交叉偏振飞秒激光脉冲激发下手性分子的对映选择性取向。我们表明，通过优化脉冲的参数，一个显着的（~ 10%）程度的对映体选择性取向可以实现在零和五开尔文旋转温度。本研究提出了一套合理的诱导和测量强对映选择性取向的实验条件。强烈的对映体选择性取向和所提出的实验所需的飞秒激光系统的广泛可用性可能会开辟新的途径，用于区分和分离分子对映体。
2022-03-21 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Capture of rod-like molecules by a nanopore: defining an "orientational capture radius"
被电场拉向纳米孔的短棒状分子（例如dsDNA）的平移扩散系数$D$和电泳迁移率$μ$都应取决于其取向。由于带电的棒状分子倾向于在不均匀电场的存在下取向，因此当分子接近纳米孔时，$D$和$μ$将改变，并且这将影响捕获过程。我们提出了一个简化的研究这个问题，使用理论参数和朗之万动力学模拟。特别是，我们引入了一个新的\textit{orientational capture radius}，我们比较的捕获半径的等效点状粒子，我们讨论了不同的物理制度的取向捕获过程中的初始取向的捕获时间的影响。
2020-06-23 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
Field-free Three-Dimensional Orientation of Asymmetric-Top Molecules
通过强超短激光场对分子进行排列和定向对于物理和化学中的各种应用至关重要。这些包括控制高次谐波产生，分子轨道层析成像，控制分子光电离和解离过程，生产“分子电影”的帮助下，X射线自由电子激光源和超快电子衍射的相对论电子。虽然激光诱导分子排列的动力学已经被广泛研究和证明，但分子取向是一项更具挑战性的任务，特别是对于非对称顶部分子。在这里，我们报告的第一个实验演示的无场，全光学三维取向的非对称陀螺分子通过锁相交叉偏振双色激光脉冲。除了传统的集成的取向因子，我们报告的方向是不服从光学测量，但很容易在我们的角度分辨成像技术的微分程度。我们的计划适用于广泛的一类不对称分子，并开辟了新的方式来控制他们的取向，最终导致直接成像的气相分子结构，使用先进的自由电子激光束具有极高的时空分辨率。
2018-03-21 physics.chem-ph physics.optics
Adiabatic mixed-field orientation of ground-state-selected carbonyl sulfide molecules
实验证明了硫化羰分子（OCS）在$\text{N}_{\text{up}}/\text{N}_{\text{tot}}=0.882$绝对基态下的强绝热混合场取向。在双板速度图成像光谱仪中，在非共振激光和静态电场的组合下对OCS进行了定向。通过改变激光和静电场电场，研究了转动基态从非绝热到绝热取向的转变。高于10 kV/cm的电场强度和$10^{11} \text{W/cm}^2$的激光强度，观察到的取向度达到平台。这些结果与含时薛定谔方程的计算解符合得很好。
2016-08-15 physics.chem-ph
Long-Lasting Orientation of Symmetric-top Molecules Excited by Two-Color Femtosecond Pulses
研究了双色飞秒脉冲激发下的陀螺分子的脉冲取向。除了众所周知的瞬态取向后立即出现的脉冲，然后重新出现周期性的量子复兴，我们报告的现象，无场持久的取向。持久意味着时间平均取向保持非零，直到被其他物理效应破坏，例如分子间碰撞。这种效应是场-极化率相互作用和场-超极化率相互作用共同作用的结果。考虑了长取向度与温度和脉冲参数的关系。该效应可以通过二次（或更高阶）谐波产生来测量，并且可以用于控制行进通过不均匀静电场的分子的偏转。
2021-04-01 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Three Dimensional Orientation of Complex Molecules Excited by Two-Color Femtosecond Pulses
研究了双色飞秒激光脉冲对非对称陀螺分子（包括手性）的激发。在非手性非对称顶部分子的情况下，激发的正交偏振双色脉冲，我们证明，经典和量子力学，三维取向。对于手性分子，我们表明，由交叉偏振双色脉冲诱导的取向沿激光传播方向是对映选择性的，即，两个对映体在相反的方向上取向。在短时间尺度上，经典和量子模拟给出的结果是非常一致的，而在较长的时间尺度上，对映体选择性取向表现出量子拍。通过分析双色脉冲和分子（超）极化率之间的相互作用势，定性地解释了这些观测结果。展望了利用长持续取向测量和利用对映体选择性取向分离单个对映体的前景。
2021-06-01 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Laser induced persistent orientation of chiral molecules
从经典和量子力学两个方面证明了在具有扭曲偏振态的激光场激发下，气相手性分子的对映选择性取向。与直觉相反，诱导取向，其方向是激光可控的，在激发后不会消失，而是在激光脉冲结束后很长时间内保持近似恒定，这是手性系统特有的行为。我们计算证明了这种持久的取向使用环氧丙烷分子（${\rm CH_{3}CHCH_{2}O}$，或PPO）作为一个例子，并考虑两种扭曲的偏振场：一对延迟的交叉偏振脉冲，和光学离心机。这一新颖的手性效应为利用非均匀外场检测分子手性、测定对映体过量和分离对映体开辟了新的途径。
2019-07-23 physics.chem-ph physics.optics
Anticorrelated stereodynamics of scattering and sticking of H2 molecules colliding with a reactive surface
该研究利用磁操控控制基态H2分子碰撞前的旋转取向，直接揭示直升机式取向更易解离黏附、车轮式取向更易散射的反相关立体动力学规律。
2024-10-01 physics.chem-ph
Time-dependent analysis of the mixed-field orientation of molecules without rotational symmetry
本文从理论上研究了无旋转对称性分子的混合场取向。本文计算了6-氯哒嗪-3-腈分子热系综在线性或椭圆偏振激光场和倾斜直流电场联合作用下的一维和三维取向随时间的变化。该结果与最近针对弱直流电场的一维取向的实验结果[J. Chem. Phys. 139，234313（2013）]非常一致。此外，他们预测，使用椭圆偏振激光场或强直流场的三维取向获得。激发态的场修饰动力学的特征在于高度非绝热效应。我们分析了这些非绝热效应的来源，并研究了它们对混合场取向实验中不同场配置的混合场取向的影响。
2017-06-23 physics.chem-ph quant-ph
DNA self-assembly of single molecules with deterministic position and orientation
一个理想的纳米制造方法应该允许纳米粒子和分子的组织与纳米位置精度，化学计量控制和明确的方向。DNA折纸技术已经发展成为一种高度通用的自下而上的纳米制造方法，几乎满足了所有这些特征。它可以通过化学计量控制实现分子和纳米颗粒的纳米定位，甚至可以沿着预定方向定向不对称纳米颗粒。然而，定向单个分子一直是一个长期的挑战，主要是由于非特异性静电相互作用。在这里，我们展示了如何单分子，即Cy5和Cy3荧光团，可以通过将它们双重连接到杂交的寡核苷酸链上，同时留下足够的未配对碱基来诱导拉伸力，从而以受控的方向并入DNA折纸中。特别地，我们探索了留下0，2，4，6和8个未配对碱基的影响，并找到0和8个未配对碱基的极端取向，分别对应于垂直和平行于DNA双螺旋的分子。我们预见，这些结果将扩大应用领域的DNA折纸对纳米器件的制造涉及广泛的取向依赖的分子相互作用，如能量转移，分子间电子输运，催化，激子离域，或电磁耦合的分子特定的共振纳米天线模式。
2022-07-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Selective Orientation of Chiral Molecules by Laser Fields with Twisted Polarization
本文探索了一种利用扭曲偏振激光场实现手性分子对映选择性定向的纯光学方法。几个领域的实现被认为是，包括一对延迟的交叉偏振激光脉冲，光学离心机，和偏振成形脉冲。所有这些领域共同的基本经典取向机制进行了讨论，并证明其操作的各种复杂性的手性分子的范围：硫代过氧化氢（${\rm HSOH}$），环氧丙烷（${\rm CH_{3}CHCH_{2}O}$）和乙基环氧乙烷（${\rm CH_{3}CH_{2}CHCH_{2}O}$）。所提出的结果表明，这种光学方法在气相中操纵分子对映体的通用性，通用性和鲁棒性。
2017-11-05 physics.chem-ph physics.optics
Mixed-field orientation of molecules without rotational symmetry
从实验和理论上研究了永久偶极矩与极化率主轴不平行的非对称转子分子的混合场取向。我们发现，对于强非共振激光场和弱静态电场的典型情况，如果激光场是椭圆偏振的，并且其长轴和短轴不平行于静态场，则会诱导完整的3D取向。对于线性偏振激光场，仅沿着分子的最可偏振轴的偶极矩分量是相关的，导致即使当激光偏振和静态场不平行时也是1D取向。模拟结果表明，在强直流电场与激光场的结合中，垂直于最极化轴的偶极矩分量变得相关。这提供了一种替代的方法，通过组合线性偏振激光场和强直流电场，以等于分子的最极化轴和其永久偶极矩之间的角度布置的3D取向。
2013-10-16 physics.chem-ph
Full Control of non-symmetric molecules orientation using weak and moderate electric fields
本研究利用量子最优控制技术，在弱和中等电场下实现了对非对称分子6-氯哒嗪-3-甲腈任意轴向的完全控制，并通过频谱分析揭示了场修饰动力学与驱动场的频率机制。
2023-11-20 physics.chem-ph quant-ph
Observation of persistent orientation of chiral molecules by laser field with twisted polarization
分子手性是物理学、化学和生物学中普遍存在的具有重要意义的现象。因此，寻找新的手性控制、检测和分离技术就显得尤为重要。最近有人预测，具有扭曲偏振的激光场可以诱导手性分子持续的对映选择性无场取向。在这里，我们报告的第一个实验观察到这种现象，使用环氧丙烷分子（$\mathrm{CH_{3}CHCH_{2}O}$，或PPO）旋转的光学离心机-激光脉冲，其线性偏振经历了加速旋转围绕其传播方向。我们发现，PPO分子保持在一个时间尺度上的取向超过了几个数量级的离心脉冲的持续时间。所展示的长时间无场对映体选择性取向为光学操纵、鉴别和潜在地分离分子对映体开辟了新的途径。
2019-07-31 physics.chem-ph physics.optics
Enhanced Persistent Orientation of Asymmetric-Top Molecules Induced by Cross-Polarized Terahertz Pulses
本文研究交叉偏振太赫兹脉冲诱导非对称陀螺分子的持续取向，证明正交构型优于共线构型，并通过参数优化在5 K下实现约10%的持续取向，为实验实现奠定基础。
2023-12-04 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Direct imaging of enantiomer-specific orientation dynamics in unidirectionally rotating chiral molecules
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Kitasato University（北里大学）；The Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Xiamen University（厦门大学）；The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Stewart Blusson Quantum Matter Institute（斯图尔特·布拉森量子物质研究所）
利用飞秒激光脉冲对诱导单向相干旋转，结合时间分辨库仑爆炸成像，直接观测到手性分子中对映体的相反取向动力学，与模拟定量一致。
2026-06-29 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
State-selected ion-molecule reactions with Coulomb-crystallized molecular ions in traps
以典型的电荷转移过程$\mathrm{N_2^++N_2\rightarrow N_2+N_2^+}$为例，首次在离子-分子反应研究中采用了状态选择的库仑结晶分子离子。通过制备反应物离子在一个定义明确的振转状态和本地化它们在空间中的交感冷却到毫开尔文温度的离子阱，状态和能量控制的反应实验与灵敏度的水平上的单离子进行。实验结果进行了解释与准经典轨道模拟的六维势能面提供了详细的洞察到发生在N $_2$和N $_2^+$之间的电荷转移的反转能量转移。
2012-06-22 physics.atom-ph physics.chem-ph
Optimally Controlled Field-Free Orientation of the Kicked Molecule
有效和长寿命的无场分子取向是实现只有两个踢适当延迟的时间。对该机制的理解依赖于提供最佳效率与持久性折衷的分子靶状态。一个最佳的控制方案是指固定的自由参数（振幅和它们之间的时间延迟）。当考虑到其实验可行性时，有限的踢数、鲁棒性和对不同分子系统的可转座性提倡该方法。
2005-05-19 physics.chem-ph quant-ph
Transition between mechanisms of laser-induced field-free molecular orientation
通过测量取向恢复时间和随后的理论计算比较，观察到两种不同的机制之间的过渡CO分子的激光诱导无场取向。在第一种机制中，我们发现CO的取向强度最高可达8 × 10^13 W/cm ^2，分子通过超极化相互作用脉冲取向。在较高强度下，通过取向选择性电离的不对称耗尽是主要的取向机制。除了明确识别的两个制度的取向，我们建议，仔细测量的取向耗尽机制作为激光强度的函数的发病将提供一个相对简单的路线来校准非微扰强场分子电离的绝对速率。
2013-07-01 physics.atom-ph physics.chem-ph
Orientation and dynamics of water molecules in beryl
本研究利用核磁共振波谱发现绿柱石空腔内I型水分子的取向偏离六方轴约18度，并揭示其通过氢键附着于氧原子，同时进行快速摆动与取向跳跃两类运动。
2022-10-20 physics.chem-ph
State- and conformer-selected beams of aligned and oriented molecules for ultrafast diffraction studies
利用电场或磁场操纵中性分子的运动在过去十年中取得了巨大的进展。最近，这些技术已经扩展到大的和复杂的分子的操纵。在这篇文章中，我们介绍了操纵大分子的实验方法，即，使用电场的偏转、聚焦和减速。我们详细介绍了如何利用这些方法在空间上分离量子态，以及如何选择复杂分子的单个构象。我们简要地描述了混合场取向实验可能的量子态选择。此外，我们提供了使用这些高度控制的样品的超快衍射实验的前景。
2011-03-24 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.ins-det
Molecular Water Lilies: Orienting Single Molecules in a Polymer Film by Solvent Vapor Annealing
光活性分子的微观取向和位置对于诸如OLED和太阳能电池的光电子器件的操作至关重要。在这里，我们介绍了一种形状持久的大环分子作为一个优秀的荧光探针，简单地测量（i）它的方向旋转的激发偏振和记录的强度调制光致发光（PL），和（ii）它在膜中的位置，通过分析在分子水平上的整体PL亮度。该探针的独特形状、吸收和荧光性质产生关于分子取向和位置的信息。我们通过溶剂蒸气退火（SVA）来控制探针在聚合物膜中的取向和定位。在SVA过程中，分子聚集在聚合物/空气界面处，在那里它们采用平坦的构象，就像池塘表面的睡莲一样。这些结果对于OLED的制作和单分子光谱学（SMS）的研究具有重要意义。
2016-11-07 physics.chem-ph
Long-lasting Molecular Orientation Induced by a Single Terahertz Pulse
通过激光场控制分子旋转是一个活跃的研究领域，专注于各向同性分子样品的排列/取向。定向分子在许多应用中是有用的，例如分子轨道层析、分子结构的飞秒成像、动力学和化学反应控制。在这项工作中，我们提出了一种新的，以前未报道的现象出现在热合奏的非线性极性分子激发一个单一的太赫兹脉冲。我们发现，诱导取向持续很长时间后，激发脉冲结束。在非对称陀螺分子的情况下，系综平均取向在脉冲后保持无限恒定，而在非对称陀螺分子的情况下，取向在脉冲结束后持续很长时间。我们讨论了潜在的机制，研究其非单调的温度依赖性，并表明存在一个最佳的温度为最大的剩余取向。持久的取向意味着持久的宏观偶极矩，这可以通过二次（或更高阶）谐波产生来探测。
2020-03-08 physics.chem-ph quant-ph
Chemical reactions of conformationally selected molecules in a beam with Coulomb-crystallized ions
许多分子表现出在热条件下经常容易相互转化的多种构象。因此，单一构象难以分离，这使得研究其独特的化学反应性具有挑战性。我们最近报道了一种新的实验方法来表征化学反应中的适形剂特异性效应[Y。P. Chang等人，Science 342，98（2013）]。不同的构象空间分离使用不均匀的电场，并与冷的库仑晶体反应，空间局部化的离子在一个陷阱。作为第一个应用，我们研究了3-氨基苯酚和钙$^+$的两种构象之间的反应。我们观察到的$cis$的速率常数比$trans$构象的速率常数大两倍，这是合理的长程离子-分子相互作用的差异。本文提供了一个新的方法的详细描述和充分考虑的实验结果以及伴随的理论计算。
2014-01-24 physics.atm-clus physics.chem-ph
Mass-selected Ion-molecule Cluster Beam Apparatus for Ultrafast Photofragmentation Studies
我们描述了一个装置来研究由激光激发和电子从碘化物转移到中性分子引发的离子分子团簇的碎裂。该装置包括产生离子-分子簇的源、选择所需阴离子的飞行时间（TOF）光谱仪和质量过滤器、以及在飞秒激光激发簇之后辨别碎片阴离子的线性加二次反射质谱仪。碎片中性粒子和阴离子然后被两个通道探测器捕获。通过使用波长为266 nm的飞秒UV激光脉冲测量来自离子-分子簇CF $_3$ I $\cdot$ I $^-$的光激发的光碎片：I $^-$、CF $_3$ I $^-$和中性粒子来测试装置性能。将实验结果与我们的基态和激发态电子结构计算结果以及已有的结果和计算结果进行了比较，特别注意到光激发和光解离的动力学。
2023-03-01 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.ins-det
Single Molecule Spectral Fluctuation Originates from the Variation in Dipole Orientation Connected to Accessible Vibrational Modes
本研究利用单分子多维追踪同步监测发射光谱与三维偶极取向，首次证明室温下光谱涨落与偶极重取向相关，并归因于可及振动模式跃迁。
2024-08-06 physics.chem-ph physics.optics
Capture and translocation of a rod-like molecule by a nanopore: orientation, charge distribution and hydrodynamics
我们研究易位棒不同的电荷分布，使用混合Langevin动力学和格子玻尔兹曼（LD-LB）模拟。使用$P^3M$算法将静电相互作用添加到系统中以模拟电流体动力相互作用（EHI）。我们首先研究了自由溶液的电泳性能的杆与各种电荷分布。我们的易位模拟结果表明，尽管电场线是对称的，但在捕获和逃逸过程中，序参量是不对称的，而在捕获过程中，电荷分布对棒取向的影响更为显著.捕获/穿线/逃逸时间是在电荷屏蔽、棒取向和电荷分布的综合影响下。我们还表明，杆的平均捕获时间是较短的，当它是在墙壁附近发射，因为杆往往沿着墙壁对齐，因此与当地的场线。值得注意的是，\textit{orientational capture radius}，我们以前提出的均匀带电棒仍然是有效的存在EHI。
2022-05-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
A novel crossed-molecular-beam experiment for investigating reactions of state- and conformationally selected strong-field-seeking molecules
反应物的结构和量子态对化学反应的动力学和动力学有着深远的影响。在过去的几年里，在分子束实验中，利用外加电场和磁场对分子进行控制和操纵，研究分子的状态、结构和能量特性的化学反应性，取得了显著的进展。而中性粒子的研究到目前为止主要集中在弱场寻求物种，我们在这里报告的进展调查反应的强场寻求分子引入一种新的交叉分子束实验具有静电偏转器。新的设置，使表征的状态和几何特定的影响下，单碰撞条件下的反应。作为一个证明的原则，我们目前的结果上的化学电离反应的亚稳态氖原子与旋转状态选择的硫化羰（OCS）分子，并表明之间的Penning和解离电离途径的分支比强烈依赖于初始旋转状态的OCS。
2021-05-13 physics.chem-ph
Two-state wave packet for strong field-free molecular orientation
我们证明了强激光场自由取向的绝对基态硫化羰分子。分子的取向是由一个485 ps长的非共振激光脉冲和一个弱的静态电场的组合。激光脉冲的边缘产生两个旋转状态的相干叠加，导致在激光脉冲之后强瞬态分子取向的恢复。实验获得的取向度0.6对应于两种状态混合的理论最大值。关闭直流场将提供完全无场的相同取向。
2015-01-25 physics.chem-ph quant-ph
Velocity-selected molecular pulses produced by an electric guide
静电速度过滤是一种用于从热气体中产生慢极性分子的连续引导光束的技术。我们扩展了这项技术，以产生脉冲的慢分子与一个狭窄的速度分布在一个可调的速度。通过与以期望速度传播的分子同步地顺序切换电四极杆引导的相邻段上的电压来产生脉冲。该技术被证明为氘代氨（ND $_{3}$），提供脉冲的速度范围内的$20-100\,\rm{m/s}$和$(16\pm 2)\,%$在FWHM的相对速度扩展。在$60\,\rm{m/s}$附近的速度下，每个脉冲包含多达$10^6$分子。蒙特卡罗模拟的数据很好地再现，这提供了有用的洞察速度选择的机制。
2010-07-23 physics.atm-clus physics.chem-ph
A linear polar molecule in a two-color cw laser field: a symmetry analysis
本文对双色非共振连续激光场中线性极性分子的转动动力学进行了理论研究。通过系统地考虑电场与分子的电偶极矩、极化率和超极化率的相互作用，在时间平均近似不成立的情况下，探讨了哈密顿量的对称性对取向和排列的影响。它示出的对齐和取向满足一定的对称性作为相位和场强的函数。平均而言，单色连续激光场不会使分子定向，需要具有激光频率的奇数和偶数乘积的双色场来打破头-尾顺序限制。
2020-01-27 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Sympathetic cooling of rovibrationally state-selected molecular ions
本文提出了一种在离子阱中产生旋转和振动选态、自旋冷分子离子的新方法。我们的技术是基于中性分子的状态选择阈值光电离，然后用激光冷却的钙离子对产生的离子进行交感冷却。使用N $_2^+$离子作为测试系统，我们实现了> 90%的选择性，在制备的基础振转能级和状态寿命的数量级为15分钟的限制与背景气体分子的碰撞。该技术可以用来产生一个广泛的非极性和极性的分子离子在地面和激发振转态。我们的方法为冷量子控制的离子-分子碰撞研究、用状态选择的分子离子和分子-离子量子比特进行频率计量学实验开辟了新的前景。
2010-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Directional States of Symmetric-Top Molecules Produced by Combined Static and Radiative Electric Fields
我们发现，结合静电场和辐射场可以大大放大的方向性，如轴取向和排列，对称的顶部分子。在我们的计算研究中，我们考虑所有四个对称组合的长扁和扁圆的惯性和极化率张量，以及共线和垂直（或倾斜）的两个字段的几何形状。在，分别，共线或垂直的领域，扁圆或扁长的极化率相互作用，由于辐射场迫使永久偶极子与静态场对齐。发现有两种机制导致了静电场作用下分子取向的放大：（a）在共线静电场和辐射场中，由扁圆极化率相互作用产生的反宇称隧穿双峰的永久偶极耦合;（b）第（1）款相反宇称态通过极化率相互作用的杂化和它们通过永久偶极相互作用耦合到共线或垂直静态场。在垂直的领域，扁圆极化率相互作用，随着圆柱对称性的损失，被发现排除错误的方向，导致所有的国家成为高场寻求相对于静态场。在倾斜场的状态的绝热标签依赖于绝热路径所采取的参数空间包括永久和诱导偶极相互作用参数和两个场矢量之间的倾斜角。
2008-04-29 physics.atm-clus physics.chem-ph
Two-pulse field-free orientation reveals anisotropy of molecular shape resonance
我们报告的宏观无场取向的观察，即超过73%的CO分子指向同一方向。这是通过在高颗粒密度（$>10^{17}$ cm $^{-3}$）下操作的全光学方案来实现的，该方案组合了单色（$ω$）和双色（$ω+ 2ω$）非共振飞秒激光脉冲。我们表明，所实现的方向完全依赖于超极化相互作用，而不是电离耗尽机制，从而打开了广泛的应用。所实现的强取向使我们能够揭示由形状共振引起的光复合振幅和相位的分子框架各向异性。在28~eV附近的偶次谐波发射中出现共振的局部极大值。与此相反，奇次谐波发射被抑制在这个光谱区域中，通过一个不对称的光复合阶段和一个子周期斯塔克效应，通用的极性分子，我们实验确定的综合效果。
2014-06-11 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Molecular Orientation and Surface Site Dependence of the Dissociative Adsorption of O$_{2}$/Al(111)
利用自旋极化的密度泛函理论和量子动力学计算再现了O $_{2}$ /Al（111）体系的初始粘附几率。我们发现了一个大的活化势垒时，分子通过$abstraction$上的顶部网站上的中空和桥网站不同的解离吸附。该屏障对分子取向和表面位置敏感。由于$late barrier$，分子的振动运动促进了提取。最后，我们提出了一种可能性如何广泛分离的氧原子吸附在表面上可以实现。
2012-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A quantum-chemical perspective on the laser-induced alignment and orientation dynamics of the CH$_3$X (X = F, Cl, Br, I) molecules
本文研究了长轴对称顶部CH $_3$ X（X = F，Cl，Br，I）分子的激光诱导取向动力学（A&O），着重研究了卤素取代对这些分子的转动常数、偶极矩和极化率的影响，因为这些量决定了A&O动力学。深入了解可能的控制方案的首选卤化分子的A&O动力学和A&O模拟的最佳实践，以及。结果表明，准确的A& O-动力学模拟时，有必要采用大的基组和高水平的电子相关计算的旋转常数，偶极矩，和极化率。这些分子参数的基准质量值，对应于平衡，以及振动平均结构的帮助下获得的焦点分析（FPA）技术和明确的电子结构计算，利用金标准CCSD（T）方法，基础设置为五重zeta质量，核心相关的贡献，特别是，CH $_3$ Br和CH $_3$ I的相对论效应。结果表明，CH $_3$ X分子在光学区域的不同A&O行为主要是由它们的极化率各向异性的差异，换句话说，卤素原子的大小不同所引起的。相比之下，由于CH $_3$ X分子具有相似的偶极矩，由几个周期的太赫兹脉冲引起的CH $_3$ X系列的A&O动力学主要由转动常数的变化决定。A&O动力学对$B$转动常数最敏感：即使平衡值和振动平均值之间的差异也会导致明显不同的A&O动力学。具有不同对称性的转动态，加权核自旋统计，对A&O动力学的贡献进行了研究。
2021-12-01 physics.chem-ph
Quantum machine learning using atom-in-molecule-based fragments selected on-the-fly
基于第一性原理的化学空间探索加深了我们对化学的理解，并可能有助于新材料或实验的设计。由于量子化学方法的计算成本和理论上可能的稳定化合物的数量，全面的计算机筛选仍然令人望而却步。为了克服这一挑战，我们将基于分子中原子的片段（称为“amons”（A））与可转移量子机器学习（ML）模型中的主动学习相结合。所得到的AML模型的效率，准确性，可扩展性和可转移性证明了重要的分子量子特性，如能量，力，原子电荷NMR位移，极化率，以及从2D材料和水簇上的有机分子到沃森-克里克DNA碱基对甚至泛素的系统。从概念上讲，AML方法扩展了门捷列夫的表，以有效地解释化学环境，这使得许多化学物质可以从当地的构建模块系统地重建。
2020-08-17 physics.chem-ph
Orienting Asymmetric Molecules by Laser Fields with Skewed Polarization
研究了一般非对称分子与一对具有交叉线偏振的强延时短脉冲激光的相互作用。我们发现，这样的激发不仅提供了最极化的分子轴的单向旋转，但也引起了沿此轴的定向扭矩，这导致在瞬态取向的分子。不对称分子本质上是手性的，不同的分子对映体经历相反方向的取向作用，导致它们的偶极矩的异相振荡。由此产生的微波辐射最近被建议用于手性分子混合物的分析/辨别。我们揭示了这种激光诱导的取向效应背后的机制，表明它是经典的性质，并设想进一步的应用与倾斜偏振的光。
2017-08-14 physics.chem-ph physics.optics
Nematic twist-bend phase with nanoscale modulation of molecular orientation
一种物质的状态，其中分子显示出长程取向顺序，而没有位置顺序被称为液晶。最著名和最广泛使用的（例如，在现代显示器中）是单轴取向，棒状分子沿着一个轴排列，称为指向矢。当分子是手性分子时，指向矢在空间中扭曲，画出一个直角螺旋面并保持垂直于螺旋轴;这种结构被称为手性螺旋。在这项工作中，使用透射电子显微镜和光学显微镜，我们实验证明了一个新的非手性分子，其中董事如下倾斜的螺旋面，保持恒定的倾斜角与螺旋轴，经历扭曲和弯曲形成的一个新的双有序。倾斜螺旋面具有纳米级的节距。新的扭曲弯曲的螺旋面代表了单轴螺旋面（没有倾斜）和手性螺旋面（有直角倾斜的螺旋面）之间的结构联系。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fixed-Node Diffusion Monte Carlo potential energy curve of the fluorine molecule F2 using selected configuration interaction trial wavefunctions
采用组态相互作用（CI）型试探波函数，用固定节点扩散蒙特卡罗（FN-DMC）方法计算了F $_2$分子的势能曲线。为了保持行列式的数量合理（在FN-DMC的每一步都需要计算试探波函数的一阶和二阶导数），CI展开被限制在对总能量贡献最大的那些行列式上。决定因素的选择是使用所谓的CIPSI方法（使用迭代进行的扰动选择的配置交互）进行的。非常值得注意的是，CIPSI波函数的节点被发现是系统的改善时，增加所选择的行列式的数量。为了减少势能曲线的非平行性误差，引入了一种基于使用$R$依赖的行列式数的方案。数值结果表明，采用CIPSI试探波函数得到了F $_2$分子的改进的FN-DMC能量曲线.使用Dunning的cc-pVDZ基组，FN-DMC能量曲线的质量类似于使用FCI/cc-pVQZ获得的。在FN-DMC中使用所选CI的一个关键优点是可以以系统和自动的方式改进节点，而不需要像通常在FN-DMC中那样在变分蒙特卡罗水平上对试验波函数进行初步的多参数随机优化。
2014-08-15 physics.chem-ph
Enhancing Accuracy of Quantum-Selected Configuration Interaction Calculations using Multireference Perturbation Theory: Application to Aromatic Molecules
本研究提出基于多参考微扰理论改进量子选择组态相互作用（QSCI）的精度，以QSCI波函数为参考，应用于萘和并四苯的基态和激发态计算，显著提高精度。
2025-03-28 physics.chem-ph quant-ph
Echo-enhanced molecular orientation at high temperatures
超短激光脉冲被广泛用于瞬态场自由分子取向-一种在化学反应动力学，超快分子成像，高次谐波产生和阿秒科学中重要的现象。然而，显著的分子取向通常需要旋转冷分子，如在稀薄分子束中，因为混乱的热运动对取向过程是有害的。在这里，我们建议使用以前观察到的强子加速器，自由电子激光，和激光激发分子的回波现象的机制，以克服破坏性的热效应，并在高温下实现有效的无场分子取向。在我们的方案中，一个线性偏振的短激光脉冲在脉冲后的自由演化过程中，由于非线性相位混合，将分子旋转相空间中的宽热分布转化为许多分离的窄丝。属于单个丝的分子子群具有大大减小的角速度色散。它们是旋转冷的，随后的中等太赫兹（THz）脉冲可以很容易地定向它们。在结合不同细丝的贡献的回波过程的过程中，分子气体的整体增强取向是以一定的延迟实现的。我们的结果表明，回声增强的方向比单独的太赫兹脉冲高一个数量级。这种机制是稳健的--它适用于不同类型的分子，而且取向程度对温度相对不敏感。该方案中使用的激光和太赫兹脉冲很容易获得，可以在各种应用中进行快速实验演示和测试。打破相空间的个别丝，以克服阻碍热条件可能会发现广泛的应用超出分子取向。
2022-07-17 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Orientation Dynamics of Asymmetric Rotors Using Random Phase Wave Functions
强太赫兹脉冲诱导极性分子系综的相干旋转动力学和取向。旋转动力学的精确数值方法对于绝大多数分子转子-在环境温度下的不对称顶部分子-在计算上是不可行的。我们通过计算二氧化硫（SO2）在环境温度和高场强下的太赫兹诱导的旋转动力学来验证随机相位波函数（RPWF）的使用，并表明RPWF方法随着温度和太赫兹场强的增加而提高效率。所提出的方法提供了广泛的计算访问的分子在实验条件下的旋转动力学响应远远超出了精确的数值方法。
2015-04-28 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
A New Approach for Correcting Noncovalent Interactions in Semiempirical Quantum Mechanical Methods. The Importance of Multiple-Orientation Sampling
提出了一种改进半经验量子力学（SQM）方法描述非共价相互作用性能的新方法。为了展示该策略，选择了PM 6哈密顿量，尽管一般来说，该过程可以应用于其他半经验哈密顿量和不同的方法。以这种方式，从CCSD（T）-PM 6相互作用能差的拟合中导出对PM 6的分析校正。选择一组小分子作为常见官能团的代表，并对相互作用分子对的最相关取向进行分子间势能曲线评价。由此产生的方法，称为PM 6-FGC（来自官能团校正），显着提高了PM 6和以前的校正SQM方法的性能，并显示了在参考数据集中包括足够数量的相互作用分子的取向的重要性，以获得良好平衡的描述。
2021-04-15 physics.chem-ph
A versatile and narrow linewidth infra-red radiation source for ro-vibration state selected preparation of molecules in molecular beams
本文设计并表征了一种脉冲窄线宽OPO/放大器红外光源，可实现宽波长范围、单纵模输出和长时间波数稳定，并用于冷分子束中CO的v=2转振动态选择制备与检测。
2023-10-20 physics.chem-ph physics.ins-det physics.optics
Correlation effects in strong-field ionization of heteronuclear diatomic molecules
我们发展了一个含时理论来研究强激光场作用下双原子分子的电子动力学和光电离过程，包括电子-电子关联效应。我们结合最近提出的含时广义活性空间组态相互作用理论[D。Hochstuhl和M. Bonitz，Phys.Rev.A86，053424（2012）; S. Bauch等人，Phys.Rev.A90，062508（2014）]，其具有包括局域轨道和连续态的长球形基组以描述束缚电子和传出光电子。作为例子，我们研究了双中心四电子氢化锂分子在不同强度区域的强场电离。利用单周期脉冲，研究了非对称异质结分子的两种取向：Li-H（电场从H指向Li）和H-Li（电场从H指向Li）。确定了电离的优选取向，并且我们发现从低强度的H-Li到高强度的Li-H的过渡。在不同的近似水平的电子相关性的影响进行了研究，我们发现一个显着的变化的优先取向。对于某些强度制度，甚至互换的首选配置观察，相对于不相关的模拟。进一步的洞察力提供了详细的光电子角分布的比较，并考虑到相关效应。
2016-02-01 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Enantioselective chiral orientation induced by a combination of a long and a short laser pulse
研究了皮秒整形激光脉冲和飞秒延迟激光脉冲激发下手性分子的对映选择性取向。利用量子力学模拟，我们证明了一个强的无场对映选择性取向沿激光传播方向。此外，我们使用一个经典的模型来再现的对映选择性取向。此外，相应的经典系统的分析允许理解诱导的对映选择性取向的定性特征。这种强的对映体选择性取向可用于非均匀静电场分离手性对映体。
2021-09-29 physics.chem-ph physics.optics
