Закрученные фотоны отличаются от плоской волны наличием ненулевой проекции орбитального углового момента на направление движения. Эта степень свободы меняет взаимодействие света с магнитными диполями, открывая новые перспективы для управления квантовыми состояниями и намагниченностью сложных парамагнитных систем.
В нашей работе исследованы магнитно-дипольные переходы, индуцированные закрученными фотонами, в сравнении с обычной плоской волной. Показано, что вероятность перехода начинает зависеть от радиального положения образца и углового момента фотона. Проведённые в работе расчеты подтвердили, что это открывает новые возможности для селективного подавления спиновых переходов в сложных парамагнитных системах.
Терагерцовое (ТГц) излучение служит мощным инструментом для управления квантовыми состояниями, но его применение в ЭПР-спектроскопии часто технически ограничено. Стандартные волноводы сильно поглощают ТГц-излучение, а геометрия современных криостатов и резонаторов требует передачи излучения в условиях жестких пространственных ограничений. В нашей работе представлена разработка широкополосных волноводов, предназначенных для эффективной передачи мощного ТГц-излучения лазера на свободных электронах непосредственно к образцу внутри ЭПР-спектрометра.
Разработанные волноводы выполнены в виде сужающихся кварцевых трубок с химически нанесенным на внутреннюю поверхность слоем серебра. Такая конструкция обеспечивает низкие потери в широком диапазоне частот и одновременно выполняет функцию держателя образца. Поскольку многократные отражения внутри волновода приводят к деполяризации излучения, мы разработали миниатюрную оптическую насадку с поляризатором, полупроводниковым зеркалом и четвертьволновой пластинкой, которая размещается прямо внутри резонатора. Это позволяет формировать циркулярно поляризованное излучение у самого образца, открывая путь к селективному возбуждению спиновых переходов в сложных молекулярных магнетиках c помощью ТГц-излучения.
