単一のテラヘルツパルスによって誘起される長持ちする分子配向

Long-Lasting Molecular Orientation Induced by a Single Terahertz Pulse.

• Long Xu
• Ilia Tutunnikov
• Erez Gershnabel
• Yehiam Prior
• Ilya Sh Averbukh

抄録

非線形極性分子の熱ガス中で、これまでに報告されていなかった新しい現象を、単一のテラヘルツパルスで励起された非線形極性分子の熱ガス中で発見した。励起パルスが終わった後も、誘導された配向が長く続くことを発見した。対称的な先端を持つ分子の場合、時間平均された配向は無期限に一定であるのに対し、非対称な先端を持つ分子の場合は、パルス終了後も長時間にわたって配向が持続することがわかった。このメカニズムについて議論し、その非単調な温度依存性と振幅依存性を研究し、残留配向を最大化するための最適なパラメータが存在することを示す。持続的な配向は、巨視的な双極子モーメントが長く持続することを意味しており、この双極子モーメントは高調波の発生によってもプローブされる可能性があり、不均一な静電場による偏向を可能にする可能性がある。

We present a novel, previously unreported phenomenon appearing in a thermal gas of nonlinear polar molecules excited by a single THz pulse. We find that the induced orientation lasts long after the excitation pulse is over. In the case of symmetric-top molecules, the time-averaged orientation remains indefinitely constant, whereas in the case of asymmetric-top molecules the orientation persists for a long time after the end of the pulse. We discuss the underlying mechanism, study its nonmonotonous temperature and amplitude dependencies, and show that there exist optimal parameters for maximal residual orientation. The persistent orientation implies a long-lasting macroscopic dipole moment, which may be probed by even harmonic generation and may enable deflection by inhomogeneous electrostatic fields.