Fizikçiler böylece deneysel olarak sentetik eşleşmiş molekül halleri yaratıyor ve böylece yeni hibrit ışık-madde hallerinin geliştirilmesi için temel oluşturuyorlar.

Atomlar ve moleküller açıkça tanımlanmış, ayrı enerji seviyelerine sahiptir. Yeni bir molekül oluşturmak üzere birleştirildiklerinde enerji durumları değişir. Bu işleme moleküler hibridizasyon denir ve elektron orbitallerinin, yani elektronların tipik olarak bulunduğu alanların örtüşmesiyle karakterize edilir. Ancak birkaç nanometre ölçeğinde etkileşim o kadar zayıflar ki moleküller artık birbirleriyle iletişim kuramaz hale gelir.

MPL direktörü ve "Nano-Optik" Bölüm Başkanı Profesör Vahid Sandoghdar liderliğindeki bir ekip, ilk kez optik bir mikrorezonatörde modifiye edilmiş bir vakum alanı aracılığıyla uzaysal olarak ayrılmış molekülleri birleştirmeyi başardı.

Yüksek kaliteli bir düzlemsel-içbükey mikrorezonatörün iç kısmında, yani olağanüstü kalitede iki ayna arasında, ışık uzun süre depolanabilir. Bilim insanları, yalnızca birkaç mikrometre çapındaki rezonatöre, belirli boya molekülleriyle katkılanmış bir antrasen mikrokristal yerleştiriyor. Ekip, yüksek çözünürlüklü lazer spektroskopisi kullanarak moleküllerin etkileşimini ve rezonatör moduyla hibridizasyonlarını inceliyor. Elde edilen spektrumda yeni özelliklerin ortaya çıkması, moleküler enerji durumlarında, örneğin alt ışıma ve üst ışıma modlarında değişiklikler olduğunu gösteriyor: Alt ışıma durumları eskisinden daha az güçlü yayın yaparken, üst ışıma durumları ışıkla daha güçlü etkileşime giriyor.

İki molekülün hibridizasyonunun dikkate değer bir sonucu, eş zamanlı olarak uyarılmış duruma yükseltilebilmeleridir. Bu, artık birbirlerinden tamamen bağımsız olmadıkları anlamına gelir. Bunu başarmak için rezonatörden iki foton emilir. Bu çalışmada, ilk kez birbirinden uzak iki molekülün iki fotonla uyarılması gerçekleşiyor. Tek başlarınayken her bir foton etki göstermiyor; ancak birlikteyken her iki molekülü de aynı anda aktive ediyorlar. Ne moleküller ne de fotonlar tek başlarına hareket edemezler; ancak uyum içinde olduklarında başarılı olurlar.

Sandoghdar: "Kuantum durumları genellikle çok kırılgandır, bu nedenle birden fazla molekülü bir araya getirmek zorlu bir iştir."

Sandoghdar, "Çalışmamız, moleküller gibi madde parçacıklarının ışıkla 'yapıştığı' yeni durumların geliştirilmesi için temel oluşturuyor. Kesin olarak tanımlanmış sayıda etkileşimli yayıcının incelenmesi de kuantum bilgisinin işlenmesi için önemli bir yapı taşıdır ve bu nedenle kuantum teknolojisinde büyük ilgi görmektedir," diye ekliyor.

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1186928/molecular-hybridization-through-vacuum.html