此项研究是束传存教授与德国拜罗伊特

  • 栏目:海立方技术文章 时间:2020-01-06 23:22
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本网讯 近日,国际顶级学术刊物《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society,简称JACS;自然指数期刊、影响因子14.357)在线发表了我校物理与电子学院“超微结构与超快过程湖南省重点实验室”束传存教授关于单分子超快量子动力学辨识的最新研究成果: “海立方线路检测中心,Visualizing Hidden Ultrafast Processes in Individual Molecules by Single-Pulse Coherent Control”。此项研究是束传存教授与德国拜罗伊特大学Richard Hildner博士(现荷兰格罗宁根大学教授)的实验室合作完成;束传存教授是论文的共同第一和通讯作者,也是唯一理论作者。

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(左图:单分子超快量子动力学过程辨识原理;右、理论模拟与实验观测信号对比,和辨识的理论模型。)

量子相干调控单个量子体系的动力学,在光物理、光化学、量子信息和量子计算等许多领域具有十分重要的意义。差异性的环境效应导致单个量子体系内部的特性存在很大的个体之间差异。这给设计量子相干调控方案带来了许多挑战,并且单个量子体系在外场刺激下的动力学与统计平均的系综相比也变得更加复杂。

束传存教授受量子信息领域的量子层析技术启发,提出了一套新的量子相干控制研究方案,并开发了一套量子动力学辨识(QDI)程序,用于模拟相干调控单个量子体系实验。该方案被首次用于研究单个超快啁啾激光脉冲调控甲基取代梯型聚对亚苯基聚苯乙烯(MeLPPP)分子的量子过程,并成功地从实验探测的荧光信号中辨识了一个最小的多电子态量子模型。该模型不仅高精度地模拟了实验探测的光谱学数据,而且预测了一个“隐藏”的三光子激发过程,并得到了进一步的实验验证。最终,该方案重构了单分子内部的多光子激发、电子弛豫和电子退相等超快量子过程。

该研究成果提供了一个新的方案,可以在单分子水平调控和辨识光物理、光化学和光生物过程,因而在化学物理、生物物理和医学物理等多个领域有着非常重要的应用价值。

此项工作得到了浙江大学控制科学与工程学院潘宇研究员和澳大利亚新南威尔士大学工程与信息技术学院董道毅副教授的积极帮助。国家自然科学基金(61803389)和德国研究基金(DFG:HI1508/3和 GRK1640)提供了研究经费支持。

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