Американские физики научились взаимодействовать с отдельными двумерными слоями ультрахолодных молекул, помещенных в одномерную оптическую решетку. Для этого они использовали градиент электрического поля, который приводил к различию в энергетических уровнях молекул, расположенных в разных слоях. Ученые добились в таких системах большого времени когерентности молекул, а также изучили обменные процессы между соседними слоями.

Исследование опубликовано в Science.

Редукция размерности среды зачастую открывает новые свойства или возможности, которые не наблюдались до этого. Типичными примерами таких открытий стали исследования графена или двумерных электронных газов, которые сильно обогатили наши представления о свойствах твердых тел. Не стали исключением свойства холодных газов, в особенности, молекулярных.

Уменьшение количества направлений, в которых могут двигаться молекулы, увеличивает возможности контроля взаимодействия между ними. В этом плане перспективны полярные молекулы, чьей ориентацией можно управлять с помощью электрического поля, настраивая как притяжение, так и отталкивание. Таким путем физики смогли наблюдать сверхтекучие и топологические фазы, коллективные возбуждения в гидродинамическом режиме и динамическую генерацию спин-сжатых состояний.

В случае, когда таких двумерных слоев несколько, (такое бывает, например, в оптических решетках), можно настраивать также и межслойные молекулярные взаимодействия. Несмотря на наличие преграды, молекулы из соседних слоев способны вступать в реакции, которые приводят к потерям. Обычно с потерями борются, ориентируя их правильным образом или настраивая их состояния. Использование этих методов в оптических решетках требует контроля отдельных слоев, чего до недавнего времени никто не делал.

Уильям Тобиас (William Tobias) с коллегами из Национального института стандартов и технологий США сообщили, что им удалось реализовать адресное управление состояниями ультрахолодных полярных молекул в оптических решетках.