精確控制單個多原子分子有望為諸多領域帶來巨大突破。然而，實現這一點的關鍵挑戰在于如何完全控制分子的內部量子態和運動自由度。在一項最新研究中，美國哈佛大學物理學家首次成功將單個多原子分子捕獲在光鑷陣列內，并以超過90%的保真度直接且無損地對光鑷陣列中單個分子成像。相關論文發表于新一期《自然》雜志。
將原子冷卻到極低溫度可以控制它們的能量狀態，可催生并促進原子鐘等技術發展。物理學家猜測，對分子實施同樣操作可能會產生類似結果。但事實證明，由于旋轉和振動等額外因素，對分子進行同樣控制面臨極大挑戰。科學家此前已經能夠控制某些只有兩個原子的分子，但對擁有更多原子的分子還沒有辦法控制。在最新研究中，科學家找到了成功控制擁有三個原子的分子的方法。
研究人員首先將幾個分子隔離在冷卻至略低于0.0001開爾文的真空室內，然后用光鑷陣列將它們分離，從而能對單個分子進行操控。隨后，他們用另外一束激光操縱單個分子進入所需要的量子基態，從而控制其振動、旋轉和核自旋。接著他們再次對分子進行成像，以了解更多關于操作結果的信息。結果顯示，他們能以超過90%的保真度直接且無損地對光鑷陣列內的單個分子成像。研究小組認為，最新技術可用于其他三原子分子，為多原子分子研究開辟了新途徑。
