山西大學(xué)在金納米粒子相干非線性效應(yīng)研究中取得重要進(jìn)展

8月21日，筆者從山西大學(xué)獲悉，山西大學(xué)激光光譜研究所肖連團(tuán)教授團(tuán)隊(duì)在金納米粒子相干非線性效應(yīng)研究中取得重要進(jìn)展。該成果在量子精密測(cè)量、光學(xué)傳感和生物醫(yī)學(xué)等方面有重要的應(yīng)用前景。

近日，物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》在線刊發(fā)了他們的研究論文。山西大學(xué)為論文唯一單位，博士研究生李耀和楊勇剛教授為論文共同第一作者，通訊作者為秦成兵教授和肖連團(tuán)教授，賈鎖堂教授和張國(guó)峰教授等共同參與了研究工作。

金納米粒子因其特有的非線性效應(yīng)、表面等離子體共振效應(yīng)、光熱效應(yīng)等，一直是物理、化學(xué)、材料等學(xué)科的研究熱點(diǎn)，在光學(xué)傳感、能量俘獲、高分辨成像和光熱治療等方面具有重要的應(yīng)用。由于金納米粒子量子產(chǎn)率低（10E-6），而多光子熒光強(qiáng)度和高階非線性效應(yīng)嚴(yán)重依賴于激發(fā)光的功率，大功率激光的使用一方面會(huì)因光熱效應(yīng)破壞金納米粒子本身的結(jié)構(gòu)，另一方面也會(huì)對(duì)納米系統(tǒng)或有機(jī)體 （如細(xì)胞、組織）造成不可修復(fù)的損傷，從而極大地限制了金納米粒子在功能器件、生物成像、癌癥治療等方面的實(shí)際應(yīng)用。

肖連團(tuán)教授研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)金納米粒子應(yīng)用發(fā)展存在的瓶頸問題，提出基于中間態(tài)物理參數(shù)可調(diào)的三能級(jí)理論模型，提升超快雙脈沖激發(fā)金納米粒子的非線性干涉效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)展了相位和振幅精確可調(diào)的雙脈沖超快光場(chǎng)技術(shù)，用于精準(zhǔn)地調(diào)控飛秒激光與金納米粒子相互作用，在將激發(fā)功率降低2個(gè)量級(jí)的情況下，實(shí)現(xiàn)了金納米粒子雙光子熒光的非線性干涉，相干相長(zhǎng)時(shí)熒光強(qiáng)度比通常的雙光子光致發(fā)光方法提高100倍以上，相干相長(zhǎng)與相干相消之比達(dá)到10E4。

近年來，肖連團(tuán)教授研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地研究了單分子、金納米粒子、量子點(diǎn)等體系的相干超快動(dòng)力學(xué)過程，發(fā)展了量子相干調(diào)制增強(qiáng)單分子顯微成像的新原理與新技術(shù)，利用相位調(diào)制的激光脈沖對(duì)制備與操控相干疊加態(tài)，實(shí)現(xiàn)了極微弱量子相干信息的有效測(cè)量，研究工作在量子精密測(cè)量、光學(xué)傳感和生物醫(yī)學(xué)等方面有重要的應(yīng)用前景。