一种可避免非绝热跃迁的静电晶格

本实用新型涉及芯片相关领域，具体是一种可避免非绝热跃迁的静电晶格。

背景技术：

静电晶格是在一种介质（如玻璃）表面刻蚀尺寸为微米量级的金属电极（如黄金），构成一个一维或者二维的静电微阱阵列，从而可以在介质表面囚禁冷极性分子。

非绝热跃迁是分子被囚禁在静电阱中，如果分子从可囚禁的量子态跃迁到不可囚禁的量子态，这样分子会从静电阱中逃逸。

通过在芯片上构建微型化的电极结构，可以在很低的电压下形成很强的电场梯度，可以用来精密操控极性分子，也称为分子芯片。其有广泛的潜在应用：将超冷极性分子作为量子比特可应用于量子计算；分子芯片可用于研究表面冷碰撞和冷化学、研究芯片对分子的振动、转动加热现象；可用于研究分子激发态寿命、物质波干涉等。

现有的静电晶格方案，每个微阱的阱中心的场强均为0，无法避免非绝热跃迁导致的阱中分子的逃逸。即使加了外磁场，也只对个别分子可以解决此问题，适用性不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可避免非绝热跃迁的静电晶格，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可避免非绝热跃迁的静电晶格；包括微阱，所述微阱沿纵向和径向的方向阵列复制有多个，微阱由弧形电极和环形电极组成，所述弧形电极设在环形电极中，相邻两个所述环形电极之间通过连接口连接，所述弧形电极上开设有裂缝且弧形电极的圆心处为阱中心。

作为本实用新型进一步的方案：所述弧形电极和环形电极的材料均为金。

作为本实用新型进一步的方案：所述弧形电极和环形电极构造在介质层表面。

作为本实用新型再进一步的方案：所述介质层为玻璃。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用设置的静电晶格结构可以避免阱中分子由于非绝热跃迁而逃逸，无需加外磁场，对所有弱场搜寻态的冷极性分子是普遍适用的；解决了现有的静电晶格方案，每个微阱的阱中心的场强均为0，无法避免非绝热跃迁导致的阱中分子的逃逸，即使加了外磁场，也只对个别分子可以解决此问题，因此适用性不高的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中组成静电晶格的结构示意图。

图3为装载分子时的一维电场分布图。

图4为囚禁分子时的一维电场分布图。

附图标记注释：环形电极1、弧形电极2、裂缝202、连接口101。

具体实施方式

以下实施例会结合附图对本实用新型进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本实用新型所列举的各实施例仅用以说明本实用新型，并非用以限制本实用新型的范围。对本实用新型所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本实用新型的精神与范围。

请参阅图1～2，在本实用新型的一种实施例中，一种可避免非绝热跃迁的静电晶格；包括微阱，所述微阱沿纵向和径向的方向阵列复制有多个，微阱由弧形电极2和环形电极1组成，所述弧形电极2设在环形电极1中，相邻两个所述环形电极1之间通过连接口101连接，所述弧形电极2上开设有裂缝202且弧形电极2的圆心处为阱中心，周期为0.11mm。

在本实施例中，所述弧形电极2和环形电极1的材料均为金。

在本实用新型的另一种实施例中，所述弧形电极2和环形电极1构造在介质层表面。

在本实施例中，所述介质层为玻璃。

静电晶格的原理：通过在芯片表面构建微型尺寸的微阱，通过调节电极的电压，在芯片表面形成一个电场强度最弱的区域，即一个三维封闭的阱。对于弱场搜寻态的冷极性分子，它们收到非均匀电场的偶极梯度力，这样分子就会被束缚在静电阱中。将单个的微阱沿着纵向和径向方向不断复制，就可以得到如图2所示的静电晶格。

工作环境：本方案因为涉及分子束实验，所以实验上需要在不锈钢的真空腔中进行，气压需要达到10-6pa以上，这需要机械泵、分子泵、离子泵获得高真空。而且需要高压电源提供高压，以及高压电极来将电源的高压传递给弧形电极。由于分子束要装载进入静电阱，所以还需要高压开关来完成电极电压的快速切换。探测阱中的分子还需要借助激光器，探测方法采用激光诱导荧光或者共振增强多光子电离技术。

分子束的装载中分子束沿着z轴负方向装载如图3所示，首先需要借助于静电“stark减速器”将脉冲阀喷出的超声分子束（可用xe作为载气，nd3作为种子气体）的速度从300m/s左右减速到15m/s左右。由于希望分子到达阱中心位置附近时，速度接近于0，这样就需要营造一个势垒，使得分子在“爬坡”的过程中，动能继续减小。可以通过将电极电压如下设置（u1=100v,u2=170v,u3=30v），来完成分子束的进一步减速。

形成阱中心场强非0的静电阱，当分子运动到势阱的中心如图4所示，速度接近于0时，通过调节电极电压，如电压设置为u1=500v,u2=170v,u3=30v，这样就可以将分子囚禁在静电阱中。此时势阱中心的场强非0，分子的可被囚禁的量子态和非囚禁量子态不再发生简并，这样分子很难发生从囚禁态到非囚禁态的跃迁，从而不会由于非绝热跃迁而丢失。

本实用设置的静电晶格结构可以避免阱中分子由于非绝热跃迁而逃逸，无需加外磁场，对所有弱场搜寻态的冷极性分子是普遍适用的，类似的在介质表面构造多个电极，通过调节电极电压也可以实现类似的作用。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.一种可避免非绝热跃迁的静电晶格，其特征在于，包括微阱，所述微阱沿纵向和径向的方向阵列复制有多个，微阱由弧形电极（2）和环形电极（1）组成，所述弧形电极（2）设在环形电极（1）中，相邻两个所述环形电极（1）之间通过连接口（101）连接，所述弧形电极（2）上开设有裂缝（202）且弧形电极（2）的圆心处为阱中心。

2.根据权利要求1所述的一种可避免非绝热跃迁的静电晶格，其特征在于，所述弧形电极（2）和环形电极（1）的材料均为金。

3.根据权利要求1所述的一种可避免非绝热跃迁的静电晶格，其特征在于，所述弧形电极（2）和环形电极（1）构造在介质层表面。

4.根据权利要求3所述的一种可避免非绝热跃迁的静电晶格，其特征在于，所述介质层为玻璃。

技术总结
本实用新型公开了一种可避免非绝热跃迁的静电晶格，涉及芯片相关领域；该静电晶格包括微阱，所述微阱沿纵向和径向的方向阵列复制有多个，微阱由弧形电极和环形电极组成，所述弧形电极设在环形电极中，相邻两个所述环形电极之间通过连接口连接，所述弧形电极上开设有裂缝且弧形电极的圆心处为阱中心；本实用设置的静电晶格结构可以避免阱中分子由于非绝热跃迁而逃逸，无需加外磁场，对所有弱场搜寻态的冷极性分子是普遍适用的；解决了现有的静电晶格方案，每个微阱的阱中心的场强均为0，无法避免非绝热跃迁导致的阱中分子的逃逸，即使加了外磁场，也只对个别分子可以解决此问题，因此适用性不高的问题。

技术研发人员：张楠楠;仲秋阳;孙诗韵;林靖;李胜强
受保护的技术使用者：盐城师范学院
技术研发日：2021.02.21
技术公布日：2021.08.24