A Stark future for quantum control

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 4, 2011, Pages 357-373

  Townsend, Dave ^a   Sussman, Benjamin J ^b   Stolow, Albert ^b  

^a HERIOT WATT UNIVERSITY   (United Kingdom)

^b NATIONAL RESEARCH COUNCIL CANADA   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

NONRESONANT DYNAMIC STARK EFFECTS; QUANTUM CONTROL; TIME-RESOLVED;

CONTROL THEORY; MOLECULAR DYNAMICS; SPECTROSCOPY; STARK EFFECT;

QUANTUM THEORY;

EID: 79851481326     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp109095d     Document Type: Review

References (156)

1. Brumer, P. W.; Shapiro, M. Principles of the Quantum Control of Molecular Processes; Wiley-Interscience: Hoboken, NJ, 2003.
2. Molecules in Laser Fields; Bandrauk, A. D., Ed.; Marcel Dekker: New York, 1994.
3. Gordon, R. J.; Rice, S. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1997, 48, 601.
4. Rice, S. A.; Zhao, M. Optical Control of Molecular Dynamics; John Wiley and Sons: New York, 2000.
5. Sheehy, B. Annu Reg. Prig. Chem. Sect. C 2001, 97, 383.
6. Rice, S. A. Nature 2001, 409, 422.
7. Weinacht, T. C.; Bucksbaum, P. H. J. B:Quantun. Semiclassical Opt. 2002, 4, R35.
8. Brixner, T.; Gerber, G. ChemPhysChem 2003, 4, 418.
9. Dantus, M.; Lozovoy, V. V. Chem. Rev. 2004, 104, 1813.
10. Lozovoy, V. V.; Dantus, M. Annu Reg Prog. Chem. Sec. C. 2006, 102, 227.
11. Ohmori, K. Annu. Rev. Phys. Chem. 2009, 60, 487.
12. Worth, G. A.; Cederbaum, L. S. Annu. Rev. Phys. Chem. 2004, 55, 127.
13. Mahapatra, S. Acc. Chem. Res. 2008, 42, 1004.
14. Schoenlein, R. W.; Peteanu, L. A.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. Science 1991, 254, 412.
15. Knox, R. S. J. Photochem. Photobiol., B 1999, 49, 81.
16. Sundstrom, V. Prog. Quantum Electron. 2000, 24, 187.
17. Kukura, P.; McCamant, D. W.; Yoon, S.; Wandschneider, D. B.; Mathies, R. A. Science 2005, 310, 1006.
18. Sundstrom, V. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 53.
19. Polanyi, J. C.; Wong, W. H. J. Chem. Phys. 1969, 51, 1439.
20. Levine, R. D. Molecular Reaction Dynamics; Cambridge University Press: New York, 2005.
21. Vallance, C. Phil. Trans. R. Soc. London. Ser. A 2004, 362, 2591.
22. Ashfold, M. N. R.; Nahler, H. N.; Orr-Ewing, A. J.; Vieuxmaire, O. P. J.; Toomes, R. L.; Kitsopoulos, T. N.; Garcia, I. A.; Chestakov, D. A.; Wu, S.-M.; Parker, D. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 26.
23. Simons, J. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 5378.
24. Houston, P. L. J. Phys. Chem. 1987, 91, 5388.
25. Hall, G. E.; Houston, P. L. Annu. Rev. Phys. Chem. 1989, 40, 375.
26. Houston, P. L. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 309.
27. Alexander, A. J.; Zare, R. N. Acc. Chem. Chem. Res. 2000, 33, 199.
28. Clark, A. P.; Brouard, M.; Quadrini, F.; Vallance, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 5591.
29. Suits, A. G.; Vasyutinskii, O. S. Chem Rev. 2008, 108, 3706.
30. Seideman, T. Phys. Rev. A 2001, 64, 042504.
31. Seideman, T. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 41.
32. Stolow, A.; Bragg, A. E.; Neumark, D. M. Chem. Rev. 2004, 104, 1719.
33. Suzuki, T. Annu Rev. Chem. 2006, 57, 555.
34. Continetti, R. E. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 165.
35. Davies, J. A.; LeClaire, J. E.; Continetti, R. E.; Hayden, C. C. J. Chem. Phys. 1999, 111, 1.
36. Davies, J. A.; Continetti, R. E.; Chandler, D. W.; Hayden, C. C. Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 5983.
37. Rijs, A. M.; Janssen, M. H. M.; Chrysostom, E. t.-H.; Hayden, C. C. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 123002.
38. Gessner, O.; Lee, A. M. D.; Shaffer, J. P.; Reisler, H.; Levchenko, S. V.; Krylov, A. I.; Underwood, J. G.; Shi, H.; East, A. L. L.; Wardlaw, D. M.; Chrysostom, E. t.-H.; Hayden, C. C.; Stolow, A. Science 2006, 311, 219.
39. Vredenborg, A.; Roeterdink, W. G.; Janssen, M. H. M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 204311.
40. Vredenborg, A.; Roeterdink, W. G.; de Lange, C. A.; Janssen, M. H. M. Chem. Phys. Lett. 2009, 478, 20.
41. Parker, D. H.; Bernstein, R. B. Annu. Rev. Phys. Chem. 1989, 40, 561.
42. Bulthuis, J.; van Leuken, J. J.; Stolte, S. Faraday Trans. 1995, 91, 205.
43. Loesch, H. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 1995, 46, 555.
44. Aquilanti, V.; Bartolomei, M.; Pirani, F.; Cappelletti, D.; Vecchiocattivi, F.; Shimizu, Y.; Kasai, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 291.
45. Stern, W.; Gerlach, W. Z. Phys. 1921, 8, 110.
46. Bethlem, H. L.; Meijer, G. Int. Rev. Phys. Chem. 2003, 22, 73.
47. Schnell, M.; Meijer, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6010.
48. Bell, M. T.; Softley, T. P. Mol. Phys. 2009, 107, 99.
49. Townsend, D.; Goodgame, A. L.; Procter, S. R.; Mackenzie, S. R.; Softley, T. P. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2001, 34, 439.
50. Yamakita, Y.; Procter, S. R.; Goodgame, A. L.; Softley, T. P.; Merkt, F. J. Chem. Phys. 2004, 121, 1419.
51. Vliegen, E.; Worner, H. J.; Softley, T. P.; Merkt, F. Phys. Rev. Lett 2004, 92, 033005.
52. Softley, T. P.; Procter, S. R.; Yamakita, Y.; Maguire, G.; Merkt, F. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2005, 144, 113.
53. Stapelfeldt, H.; Sakai, H.; Constant, E.; Corkum, P. B. Phys. Rev. Lett 1997, 79, 2787.
54. Sakai, H.; Tarasevitch, A.; Danilov, J.; Stapelfeldt, H; Yip, R. W.; Ellert, C.; Constant, E.; Corkum, P. B. Phys. Rev. A 1998, 57, 2794.
55. Fulton, R.; Bishop, A. I.; Barker, P. F. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 243004.
56. Lamb Jr, W. E. Phys. Todgv 1969, 22, 23.
57. Nesbitt, D. J.; Field, R. W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12735.
58. Boyall, D.; Reid, K. L. Chem. Soc. Rev. 1997, 26, 223.
59. Shapiro, M.; Brumer, P. J. Chem. Phys. 1986, 84, 4103.
60. Zhu, L.; Suto, K.; Fiss, J. A.; Wada, R.; Seideman, T.; Gordon, R. J. Physe Lett 1997, 79, 4108.
61. Tannor, D. J.; Rice, S. A. J. Chem. Phys. 1985, 83, 5013.
62. Bergmann, K.; Theuer, H.; Shore, B. W. Rev. Mod. Phys. 1998, 70, 1003.
63. Judson, R. S.; Rabitz, H. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 1500.
64. Lozovoy, V. V.; Dantus, M. ChemPhysChem 2005, 6, 1970.
65. Cornaggia, C.; Lavancier, D.; Normand, D.; Morellec, J.; Liu, H. X. Phys. Rev. A 1990, 42, 5464.
66. Constant, E.; Stapelfeldt, H.; Corkum, P. B. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 4140.
67. Lezius, M.; Blanchet, V.; Rayner, D. M.; Villeneuve, D. M.; Stolow, A.; Ivanov, M. Y. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 51.
68. Frasinski, L. J.; Codling, K.; Hatherly, P.; Barr, J.; Ross, I. N.; Toner, W. T. Phys. Rev. Lett. 1987, 58, 2424.
69. Garraway, B. M.; Suominen, K.-A. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 932.
70. Sola, I. R.; Chang, B. Y.; Santamaria, J.; Malinovsky, V. S.; Krause, J. L. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 4241.
71. Sola, I. R. Phys. Rev. A 2004, 69, 033401.
72. Bandrauk, A. D.; Sink, M. L. J. Chem. Phys. 1981, 74, 1110.
73. George, T. F.; Zimmerman, I. H.; Yuan, J.-M.; Laing, J. R.; De Vries, P. L. Acc. Cheim Res. 1977, 10, 449.
74. Zavriyev, A.; Bucksbaum, P. H.; Muller, H. G.; Schumacher, D. W. Phys. Rev. A 1990, 42, 5500.
75. Frasinski, L. J.; Posthumus, J. H.; Plumridge, J.; Codling, K.; Taday, P. F.; Langley, A. J. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 3625.
76. Niikura, H.; Corkum, P. B.; Villeneuve, D. M. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 203601.
77. Han, Y.-C.; Yuan, K.-J.; Hu, W.-H.; Cong, S.-L. J. Chem. Phys. 2009, 130, 044308.
78. Underwood, J. G.; Spanner, M.; Ivanov, M. Y.; Mottershead, J.; Sussman, B. J.; Stolow, A. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 223001.
79. Sussman, B. J.; Underwood, J. G.; Lausten, R.; Ivanov, M. Y.; Stolow, A. Phys. Rev. A 2006, 73, 053403.
80. Sussman, B. J.; Ivanov, M. Y.; Stolow, A. Phys. Rev. A 2005, 71, 051401.
81. Sussman, B. J.; Townsend, D.; Ivanov, M. Y.; Stolow, A. Science 2006, 314, 278.
82. Reim, K. F.; Nunn, J.; Lorenz, V. O.; Sussman, B. J.; Lee, K. C.; Langford, N. K.; Jaksch, D.; Walmsley, I. A. Nat. Photonics 2010, 4, 218.
83. Stark, J. Ann. Phys. 1914, 43, 965.
84. Zeeman, P. Nature 1897, 55, 347.
85. Goodgame, A. L.; Softley, T. P. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1999, 32, 4839.
86. Sussman, B. J. Am. J. Phys., in print.
87. Stolow, A.; Underwood, J. G. Adv. Chem. Phys. 2008, 139, 497.
88. Edmonds, A. R. Angular Momentum in Quantum Mechanics; Princeton University Press: Princeton, NJ, 1957.
89. Zare, R. N. Angular Momentum: Understanding Spatial Aspects in Chemistry and Physics; John Wiley & Sons: New York, 1988.
90. Zare, R. N.; Herschbach, D. R. Proc. IEEE 1963, 51, 173.
91. Zare, R. N. Mol. Photochem. 1972, 4, 1.
92. Stapelfeldt, H.; Constant, E.; Corkum, P. B. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 3780.
93. Stapelfeldt, H.; Constant, E.; Sakai, H.; Corkum, P. B. Phys. Rev. A 1998, 58, 426.
94. Larsen, J. J.; Sakai, H.; Safvan, C. P.; Wendt-Larsen, I.; Stapelfeldt, H. J. Chem. Phys. 1999, 111, 7774.
95. Friedrich, B.; Herschbach, D. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 4623.
96. Seideman, T. J. Chem. Phys. 1995, 103, 7887.
97. Stapelfeldt, H.; Seideman, T. Rev. Mod. Phys. 2003, 75, 543.
98. Ortigoso, J.; Rodriguez, M.; Gupta, M.; Friedrich, B. J. Chem. Phys. 1999, 110, 3870.
99. Rosca-Pruna, F.; Vrakking, M. J. J. Physe. Rev. Lrtt. 2001, 87, 153902.
100. Barnett, S. M.; Pegg, D. T. Phys. Rev. A 1990, 41, 3427.
101. Franke-Arnold, S.; Barnett, S. M.; Yao, E.; Leach, J.; Courtial, J.; Padgett, M. New. J. Phys. 2004, 6, 103.
102. Litvinyuk, I. V.; Lee, K. F.; Dooley, P. W.; Rayner, D. M.; Villeneuve, D. M.; Corkum, P. B. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 233033.
103. Leibscher, M.; Averbukh, I. S.; Rabitz, H. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 213001.
104. Lee, K. F.; Litvinyuk, I. V.; Dooley, P. W.; Spanner, M.; Villeneuve, D. M.; Corkum, P. B. J. Phys. B. At. Mol. Opt. Phys. 2004, 37, L43.
105. Bisgaard, C. Z.; Viftrup, S. S.; Stapelfeldt, H. Phys. Rev. A 2006, 73, 053410.
106. Bisgaard, C. Z.; Poulsen, T. B.; Peronne, E.; Viftrup, S. S.; Stapelfeldt, H. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 173004.
107. Cryan, J. P.; Bucksbaum, P. H.; Coffee, R. N. Phys. Rev. A 2009, 80, 063412.
108. Spanner, M.; Shapiro, E. A.; Ivanov, M. Phys. Rev. Let. 2004, 92, 093001.
109. Renard, M.; Hertz, E.; Guerin, S.; Jauslin, H. R.; Lavorel, B.; Faucher, O. Phys. Rev. A 2005, 72, 025401.
110. Fleischer, S.; Averbukh, I. S.; Prior, Y. Phys. Rev. A 2006, 74, 041403.
111. Li, X.; Liu, P.; Zhao, S.; Zeng, Z.; Li, R.; Xu, Z. Chem. Phys. Lett 2009, 475, 183.
112. Suzuki, T.; Sugawara, Y.; Minemoto, S.; Sakai, H. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 033603.
113. Bisgaard, C. Z.; Clarkin, O. J.; Wu, G R.; Lee, A. M. D.; Gessner, O.; Hayden, C. C.; Stolow, A. Science 2009, 323, 1464.
114. Townsend, D.; Satzger, H.; Ejdrup, T.; Lee, A. M. D.; Stapelfeldt, H; Stolow, A. J. Chem. Phys. 2006, 125, 234302.
115. Velotta, R.; Hay, N.; Mason, M. B.; Castillejo, M.; Marangos, J. P. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 183901.
116. Kaku, M.; Masuda, K.; Miyazaki, A. Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 2004, 43, L591.
117. Itatani, J.; Zeidler, D.; Levesque, J.; Spanner, M.; Villeneuve, D. M.; Corkum, P. B. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 123902.
118. Itatani, J.; Levesque, J.; Zeidler, D.; Niikura, H.; Kieffer, J. C.; Corkum, P. B.; Villeneuve, D. M. Nature 2004, 432, 867.
119. Fleischer, S.; Averbukh, I. S.; Prior, Y. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 093002.
120. Karczmarek, J.; Wright, J.; Corkum, P. B.; Ivanov, M. Y. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 3420.
121. Villeneuve, D. M.; Aseyev, S. A.; Dietrich, P.; Spanner, M.; Ivanov, M. Y.; Corkum, P. B. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 542.
122. Hasbani, R.; Ostojic, B.; Bunker, P. R.; Ivanov, M. Y. J. Chem. Phys. 2002, 116, 10636.
123. Comstock, M.; Senekerimyan, V.; Dantus, M. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8271.
124. Rouzee, A.; Renard, M.; Guerin, S.; Faucher, O.; Lavorel, B. Phys. Rev. A 2007, 75, 013419.
125. Mairesse, Y.; Zeidler, D.; Dudovich, N.; Spanner, M.; Levesque, J.; Villeneuve, D. M.; Corkum, P. B. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 143903.
126. Goban, A.; Minemoto, S.; Sakai, H. Phvs. Rev. Lett. 2008, 101, 013001.
127. Renard, V.; Renard, M.; Guerin, S.; Pashayan, Y. T.; Lavorel, B.; Faucher, O.; Jauslin, H. R. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 153601.
128. Herzberg, G. Molecular Spectra & Molecular Structure Vol. III - Electronic Spectra & Electronic Structure of Polyatomic Molecules; Van Nostrand: New York, 1966.
129. Larsen, J. J.; Hald, K.; Bjerre, N.; Stapelfeldt, H. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 2470.
130. Daems, D.; Guerin, S.; Hertz, E.; Jauslin, H. R.; Lavorel, B.; Faucher, O. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 063005.
131. Hertz, E.; Daems, D.; Guerin, S.; Jauslin, H. R.; Lavorel, B.; Faucher, O. Phys. Rev. A 2007, 76, 043423.
132. Rouzee, A.; Guerin, S.; Faucher, O.; Lavorel, B. Phys. Rev. A 2008, 77, 043412.
133. Underwood, J. G.; Sussman, B. J.; Stolow, A. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 143002.
134. Viftrup, S. S.; Kumarappan, V.; Trippel, S.; Stapelfeldt, H.; Hamilton, E.; Seideman, T. Phys. Lett 2007, 99, 143602.
135. Lee, K. F.; Villeneuve, D. M.; Corkum, P. B.; Stolow, A.; Underwood, J. G. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 173001.
136. Bustard, P. J.; Sussman, B. J.; Walmsley, I. A. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 193902.
137. Ghafur, G.; Rouzée, A.; Gijsbertsen, A.; Siu, W. K.; Stolte, S.; Vrakking, M. J. J. Nat. Phys. 2009, 5, 289.
138. Filsinger, F.; Küpper, J.; Meijer, G.; Holmegaard, L.; Nielsen, J. H.; Nevo, I.; Hansen, J. L.; Stapelfeldt, H. J. Chem. Phys. 2009, 131, 064309.
139. Shore, B. W. Acta Phys. Slovaca 2008, 58, 243.
140. González-Vázquez, J.; Solá, I. R.; Santamaria, J.; Malinovsky, V. S. J. Chem. Phys. 2006, 125, 124315.
141. Choi, H.; Son, W.-J.; Shin, S.; Chang, B. Y.; Solá, I. R. J. Chem. Phys. 2008, 128, 104315.
142. Chang, B. Y.; Choi, H.; Shin, S.; Lee, S.; Solá, I. R. J. Mol. Opt 2009, 56, 811.
143. Chang, B. Y.; Shin, S.; Santamaria, J.; Solá, I. R. J. Chem. Phys. 2009, 130, 124320.
144. Zener, C. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1932, 137, 696.
145. Landau, L. D. Phys. Z. 1932, 2, 46.
146. Wittig, C. J. Phys. Chem. B 2004, 109, 8428.
147. Wrede, E.; Laubach, S.; Schulenburg, S.; Brown, A.; Wouters, E. R.; Orr-Ewing, A. J.; Ashfold, M. N. R. J. Chem. Phys. 2001, 114, 2629.
148. Shapiro, M.; Bony, H. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1588.
149. Eppink, A. T. J. B.; Parker, D. H. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4758.
150. Eppink, A. T. J. B.; Parker, D. H. Rev. Sci. Instrum. 1997, 68, 3477.
151. Rakitzis, T. P.; Kandel, S. A.; Alexander, A. J.; Kim, Z. H.; Zare, R. N. Science 1998, 281, 1346.
152. Rakitzis, T. P.; Kandel, S. A.; Zare, R. N. J. Chem. Phys. 1998, 108, 8291.
153. Tauber, M. J.; Mathies, R. A.; Chen, X.; Bradforth, S. E. Rev. Sci. Instrum. 2003, 74, 4958.
154. Lvovsky, A. I.; Sanders, B. C.; Tittel, W. Nat. Photonics 2009, 3, 706.
155. Nunn, J.; Reim, K.; Lee, K. C.; Lorenz, V. O.; Sussman, B. J.; Walmsley, I. A.; Jaksch, D. Phye. Rev. Lett. 2008, 101, 260502.
156. Nunn, J.; Walmsley, I. A.; Raymer, M. G.; Surmacz, K.; Waldermann, F. C.; Wang, Z.; Jaksch, D. Phys. Rev. A 2007, 75, 011401.