FOM

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.fom.nl/nieuws/2009/04/28/lasertechniek-ontmaskert-invloed-van-omgeving-op-interne-dans-van-molecuul/

Geprint op :
30 mei 2017
05:46:19

De onderzoekers bestudeerden de invloed van de omgeving door eerst een goede laser-stuurpuls voor excitatie van een bepaald kleurstofmolecuul te zoeken en vervolgens deze puls te proberen op hetzelfde molecuul in verschillende oplosmiddelen. Zij programmeerden de fase van de laserpuls met behulp van een pulsvormgever. Deze techniek laat zich vergelijken met muziek: de pulsvormgever maakt de laser-stuurpuls zoals een componist een melodie maakt uit verschillende tonen, met de frequenties uitgespreid over de tijd. Hoe beter deze melodie past bij de interne dans van het molecuul, hoe efficiënter de excitatie. Een algoritme optimaliseerde de pulsvorm om de gestimuleerde emissie vanuit het molecuul te vergroten (Figuur 1). 

Vervolgens passeerden verschillende oplosmiddelen de revue. Van der Walle en zijn collega's concludeerden, de vergelijking met de muziek doortrekkend, dat de melodie minder invloed heeft op het opgeloste molecuul in bepaalde oplosmiddelen. Dat betekent dat daar de dans verstoord is. De onderzoekers wilden vervolgens weten hoe lang het duurde voordat de dans verstoord raakte: dat is de zogeheten defaseringstijd. Defasering is het uit de pas (uit 'fase') raken van een golf of trilling ten opzichte van een andere golf of trilling met dezelfde frequentie. Deze tijd zegt iets over hoe lang coherentie in een molecuul blijft bestaan en dus hoeveel tijd er beschikbaar is voor het sturingsproces dat van deze coherentie gebruik maakt. De curven (Figuur 2) laten het resultaat van deze metingen zien voor drie verschillende oplosmiddelen: hexaan, octaan en decaan. Opvallend is dat de curve in al deze oplosmiddelen dezelfde vorm heeft. Een tweede punt dat duidelijk naar voren komt, is dat de amplitude van de curve sterk afhangt van het gebruikte oplosmiddel. Dit verschil in amplitude is een directe indicatie dat de defaseringstijd per oplosmiddel verschilt.

Een simpel model relateert de fluctuaties in een oplosmiddel aan de elektronische defaseringstijd van een hierin opgelost molecuul. Het model voorspelt dat de defaseringstijd schaalt met de inverse van de viscositeit. Figuur 3 laat zien in welke mate de gestimuleerde emissie vergroot wordt door de optimale puls, uitgezet tegen de inverse viscositeit. Het duidelijke lineaire verband laat zien dat dit model de metingen goed kan verklaren. Hiermee leggen de onderzoekers de basis voor theoretisch en experimenteel onderzoek te doen naar de microscopische verklaringen van defasering.

Referentie:
Peter van der Walle, Maaike Milder, Kobus Kuipers en Jennifer Herek, 'Quantum control experiment reveals solvent induced decoherence', Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, is te zien op: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0901833106.

Contact:
Ir. Peter van der Walle, tel.: (020) 608 13 19.