15.03.2022
Kvanteoptikk omhandler studiet av interaksjoner mellom fotoner og molekyler inne i optiske hulrom, det vil si i det begrensede rommet mellom to sterkt reflekterende speil. Ideelle optiske hulrom kan bare romme visse frekvenser i lysspekteret. Videre forsterkes intensiteten til det tilhørende elektromagnetiske feltet av romlig inneslutning. Denne effekten induserer dyptgripende endringer i den kjemiske reaktiviteten til molekylene som er satt inn i det optiske hulrommet.
Under disse forholdene kalles hybrid lys-materie tilstander polaritoner dannes og tillater optisk manipulering av reaktive hendelser. Disse fenomenene er allerede observert i eksperimenter utført av gruppen til professor Thomas Ebbesen ved Universitetet i Strasbourg. Imidlertid er den grunnleggende fysikken til disse effektene ennå ikke fullt ut forstått.
Den enkleste tilnærmingen som vanligvis brukes av teoretiske kjemikere for å få informasjon om kjemisk reaktivitet er basert på molekylær orbitalanalyse. Dette verktøyet gjør det mulig å intuitivt tolke kjemisk atferd takket være en grafisk representasjon av elektroner i rommet.
Tolkningen gitt av orbitalteori er lett sammenlignbar med reaksjonsmekanismer som vanligvis brukes i organisk kjemi. Selv om studiet av sterk lys-materie-interaksjon er i ferd med å bli ekstremt interessant for det vitenskapelige samfunnet, har det til nå ikke blitt presentert noen orbitalteori for molekyler i optiske hulrom.
Arbeidet til Rosario R. Riso, doktorgradsstudent ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU), og hans samarbeidspartnere representerer den første orbitale teorien som er i stand til sammenhengende å beskrive effektene av det kvantiserte elektromagnetiske feltet på molekyler. Denne tilnærmingen er i stand til å gi en intuitiv tolkning av kjemisk reaktivitet mens den fanger en betydelig del av elektron-foton-interaksjonen. Videre vil denne tilnærmingen representere utgangspunktet for formuleringen av perturbative teorier ab initio for sterkt interagerende elektron- og fotonsystemer. «Den nye metodikken vil også være av grunnleggende betydning for på en enkel måte å beskrive ioniseringsprosessene i optiske hulrom», rapporterer Henrik Koch, professor ved École Normale Supérieure (SNS) og ved NTNU og referanseforfatterarbeid i detalj.
Teamet består av forskere fra ulike europeiske institusjoner: for Italia Scuola Normale Superiore (SNS) og Institute of Chemical-Physical Processes (IPCF) ved CNR – begge med base i Pisa – og Norges naturvitenskapelige og teknologiske universitet ( NTNU) i Trondheim, Norge.
Til informasjon:
Enrico Ronca
CNR – Institutt for fysisk-kjemiske prosesser
Via G. Moruzzi 1, 56124, Pisa
enrico.ronca@pi.ipcf.cnr.it
0503152250
Se også:
