研究動態
研究動態
您現在的位置: 亚博娱乐登录网址 > 研究動態 > 正文
物理學院超快光學實驗室取得系列重要進展
發布時間:2019-05-23

近日,最新一期的《物理評論快報》(Physical Review Letters)接連發表了陸培祥教授領導的超快光學實驗室兩篇研究論文,這已經是超快光學實驗室今年在《物理評論快報》發表的第3篇論文。

量子隧穿是物理學中最基本的現象之一,在許多領域都已經有非常廣泛的應用,如隧道掃描顯微鏡,隧道結,隧穿二極管亚博娱乐登录网址,隧道場效應晶體管等。在前沿科學領域,量子隧穿電離也有非常重要的應用。例如亚博娱乐登录网址,利用隧穿電離的電子波包可以精密測量原子分子內部結構及超快動態過程。這種精密測量依賴于對隧穿過程本身的準確認識。但是目前學界普遍認為隧穿是準靜態的過程亚博娱乐登录网址,而對于電子穿過勢壘的動態行為尚不明確。對隧穿的動態過程本身的認識是原子分子超快過程精密測量的基礎亚博娱乐登录网址。

超快光學實驗室提出了利用阿秒光電子全息技術對強場隧穿過程的時間和動量信息進行精確測量亚博娱乐登录网址。近些年,超快光學團隊一直致力于發展阿秒光電子全息技術,并取得了一系列重要進展。2016年,周月明教授等人首次闡明了利用強場原子分子電離產生的電子波包作為相干電子源,探測原子分子結構及動態過程的原理[Physical Review Letters116, 173001 (2016)],奠定了阿秒光電子全息的理論亚博娱乐登录网址,并利用該方法實現了對分子內部超快電荷遷移的實時探測,時間和空間分辨率達到10-18s、10-12m[Physical Review Letters120, 133204 (2018)]。在此基礎上亚博娱乐登录网址,超快光學團隊利用阿秒光電子全息的超高時間、空間分辨率,在理論上演示了量子隧穿過程的測量,成功地提取了強場隧穿電離的電子出現在勢壘外側的時刻,以及電子在勢壘中運動的時間,其精度高于10阿秒。這一成果于2018年12月21日以《Determination of the ionization time using attosecond photoelectron interferometry》為題在線發表在《物理評論快報》上[Physical Review Letters121, 253203 (2018)]亚博娱乐登录网址。

在此理論方案的基礎上,超快光學實驗室黎敏教授等開展了實驗研究亚博娱乐登录网址。采用新建設的冷靶反沖離子動量成像譜儀(COLTRIMS)裝置,測量了電子高分辨動量譜中的全息干涉結構亚博娱乐登录网址,并從中精確提取了隧穿電離的電子初始縱向動量,發現這一動量與絕熱隧穿假設的動量大小存在很大的差異,這一研究成果于2019年5月7日在線發表于《物理評論快報》上[Physical Review Letters122, 183202(2019)]。隧穿電離時間和電子初始動量的探測對阿秒科學領域的精密測量與操控至關重要。

同時,黎敏教授等人與德國馬普所的Ingo Barth教授合作亚博娱乐登录网址,巧妙地設計了一個實驗方案。通過改變超快激光的橢偏率調控量子隧穿中非絕熱程度,觀測到了電子隧穿初始動量不為零的直接實驗證據。這一研究成果于2019年2月4日以 《Detecting and Characterizing the nonadiabaticity of laser-induced quantum tunneling》為題在線刊發在《物理評論快報》上亚博娱乐登录网址。實驗結果證實了激光誘導量子隧穿存在非絕熱效應,澄清了強激光場中量子隧穿非絕熱效應的爭議亚博娱乐登录网址,對激光誘導的超快電子動力學研究具有重要的指導意義亚博娱乐登录网址。

2019年5月14日,超快光學實驗團隊在《物理評論快報》發表了題為《Reciprocal-space-trajectory perspective on high harmonic generation in solids》的最新研究論文。原子、分子氣體中的高次諧波產生,奠定了現代超快科學的基礎?;跉怏w高次諧波發展的一系列阿秒技術亚博娱乐登录网址,因為其超高的時間(阿秒)、空間(埃)分辨率亚博娱乐登录网址,使人們得以在電子尺度下研究原子、分子中的超快動力學過程亚博娱乐登录网址。近年來,在不同固體材料中也普遍觀察到了高次諧波產生現象亚博娱乐登录网址。不同于稀薄氣體,固體材料中的高電子濃度,使得高效阿秒光源產生成為可能。同時,固體高次諧波產生也為研究固體材料中的超快動力學過程提供了新的思路亚博娱乐登录网址。

目前的實驗結果表明,固體高次諧波產生效率的反常橢偏依賴,預示著固體材料中高次諧波的產生機制與其在氣體中存在很大的不同。雖然人們已經發展了許多數值計算模型對固體高次諧波產生過程進行分析,然而亚博娱乐登录网址,到目前為止依然沒有一個很好的物理圖像亚博娱乐登录网址,可以直觀的解析固體高次諧波產生過程亚博娱乐登录网址。這嚴重阻礙了固體超快技術的發展。陸培祥教授團隊成員基于倒空間軌跡圖像,提出了固體高次諧波產生的四步模型(預加速,激發亚博娱乐登录网址,加速,輻射)。在該模型的基礎上,不僅可以定量的分析高次諧波產生的光譜亚博娱乐登录网址,還可以解耦不同量子通道對高次諧波產生的影響。該工作指出,不同于傳統的氣體高次諧波產生的三步模型(電離亚博娱乐登录网址,加速,回復),在固體材料中,價電子激發之前的預加速過程在固體高次諧波產生中具有重要的調控作用,特別在具有較大橢偏率激光驅動下,由于預加速作用亚博娱乐登录网址,使得高次諧波主要由偏離價帶頂的電子產生。此外,相對線偏振光驅動,在具有相同振幅的圓偏光驅動下,產生的高次諧波輻射不僅效率得到提高,而且截止能量也有明顯拓寬?;诖搜遣┯槔值锹纪?,該工作指出在固體材料中,諧波輻射的經典再碰轉圖像不再適用亚博娱乐登录网址,由于固體中電子的非定域性,諧波輻射應該主要由電子-空穴極化產生亚博娱乐登录网址。此項研究成果在高次諧波光譜與微觀電子動力學過程之間建立起了直觀的聯系,為將來固體高次諧波的產生與應用提供了重要理論工具。

4月1日,《自然·光子學》(Nature Photonics)刊發了超快光學實驗室的一項國際合作成果《Coherent steering of nonlinear chiral valley photons with a synthetic Au–WS2 metasurface》。物理學院王凱教授、陸培祥教授和新加坡國立大學仇成偉教授為共同通訊作者,我院16級博士生洪玄淼為共同第一作者。超快光學研究團隊和新加坡國立大學仇成偉教授合作,將這種新型非線性光學界面用于單層WS2中非線性能谷-光子的高效激發和操控。通過設計了具有梯度相位信息的金納米孔陣列,當左(右)旋圓偏基頻光通過金納米孔時,產生帶有相位信息的右(左)旋圓偏基頻光。根據SHG選擇定則,特定能谷K(K')會被激發并產生左(右)旋SHG,實驗中測得其自旋度接近100%亚博娱乐登录网址。由于金納米孔的局域場增強效應,使光場與能谷相互作用強度增強,測得SHG轉換效率提高3個量級。更重要的是亚博娱乐登录网址,能谷鎖定的SHG光子攜帶了相位信息,可實現控制其出射角度等各種功能。這為二維材料中能谷操控、信息編碼與讀取提供了非常簡潔可靠的途徑,可促進室溫下非線性、量子和谷電子納米器件的研究和應用。

自2018年以來,超快光學實驗室碩果頻出亚博娱乐登录网址,已發表高水平科研論文多篇,其中Nature Photonics 1篇亚博娱乐登录网址,Nature Communications 1篇,Physics Review Letters 8篇,Nano Letters 1篇,Angewandte Chemie International Edition 1篇,Advanced Functional Materials 1篇。這是超快光學實驗室多年來堅持面向科學前沿開展科學研究、堅持引育并舉充分發揮人才優勢的結果。實驗室師資力量雄厚,隊伍年輕有活力?亚博娱乐登录网址亚博娱乐登录网址,F有教師13人亚博娱乐登录网址,其中教授7人亚博娱乐登录网址,長江學者、杰青1人,1人,優青3人,湖北省百人3人亚博娱乐登录网址。在陸培祥教授的帶領下亚博娱乐登录网址亚博娱乐登录网址,實驗室非常重視研究生的培養。導師們注重研究生的理想信念教育亚博娱乐登录网址,堅持將研究生思想工作融入學術指導和日常管理中,嚴格要求亚博娱乐登录网址,率先示范。在師生的努力下,超快實驗室研究生培養質量明顯提升亚博娱乐登录网址。



大學物理實驗預約系統 Hub系統 注冊中心 公共郵箱

  • 微信二維碼

地址:湖北省武漢市洪山區珞喻路1037號
電話:86-027-87543881
傳真:86-027-87556576
CopyRight (C) 2010 華中科技大學物理學院

亚博娱乐登录网址 <acronym id="u8isw"></acronym><rt id="u8isw"><xmp id="u8isw"><tr id="u8isw"><optgroup id="u8isw"></optgroup></tr>
<acronym id="u8isw"></acronym>
<rt id="u8isw"></rt><tr id="u8isw"><xmp id="u8isw">
<tr id="u8isw"><optgroup id="u8isw"></optgroup></tr>
<acronym id="u8isw"></acronym>
<rt id="u8isw"></rt>
<acronym id="u8isw"></acronym><acronym id="u8isw"></acronym>