Exploring a technique for forming a molecular ensemble with macroscopic rotational symmetry

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19005
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Sakai Hirofumi 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20322034)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: マクロな３回対称性をもつ分子アンサンブル / 全光学的分子配向制御 / 超分極率相互作用 / ２波長レーザーパルス用プラズマシャッター

Outline of Final Research Achievements

Through experiments conducted in this study, we have demonstrated the necessity of using laser pulses with intensities exceeding 10^12 W/cm^2 at both wavelengths to obtain clear evidence of preparing molecular ensembles with the desired macroscopic three-fold symmetry.
On the other hand, if we can sharply cut off nanosecond laser pulses at their peak intensities, it will be possible to prepare the targeted molecular ensemble with macroscopic three-fold symmetry under completely field-free conditions, without any electrostatic field present. This study has also succeeded in developing a plasma shutter technique for maintaining the relative phase between two-wavelength laser pulses. This technology will be instrumental for future applications targeting molecular ensembles with macroscopic three-fold symmetry.

Free Research Field

最先端レーザー技術を駆使した原子分子物理学実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

(1)目標とするマクロな３回対称性をもつ分子アンサンブル生成の明確な証拠を得るためには、２波長のレーザーパルスの強度を、ともに10^12 W/cm^2以上とする必要があることを明らかにした。
(2)ナノ秒２波長レーザーパルスをそのピーク強度付近で急峻に遮断することができれば、マクロな３回対称性をもつ分子アンサンブルや配向分子アンサンブルを静電場も存在しない完全にフィールドフリーな条件下で用意することができる。本研究で、プラズマシャッター動作時に、初めて２波長間の相対位相の安定化に成功した。その結果、完全にフィールドフリーな条件下で配向分子アンサンブルを用意することに成功する大きな進展があった。