科技感謝 王海濱
8月21日，感謝從山西大學(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量、光學(xué)傳感和生物醫(yī)學(xué)等方面有重要得應(yīng)用前景。
《物理評(píng)論快報(bào)》在線刊發(fā)了他們得研究論文。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壹，通訊為秦成兵教授和肖連團(tuán)教授，賈鎖堂教授和張國峰教授等共同參與了研究工作。
金納米粒子因其特有得非線性效應(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)科得研究熱點(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得應(yīng)用。由于金納米粒子量子產(chǎn)率低(10-6)，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)光得功率，大功率激光得使用一方面會(huì)因光熱效應(yīng)破壞金納米粒子本身得結(jié)構(gòu)，另一方面也會(huì)對納米系統(tǒng)或有機(jī)體 (如細(xì)胞、組織) 造成不可修復(fù)得損傷，從而極大地限制了金納米粒子在功能器件、生物成像、癌癥治療等方面得實(shí)際應(yīng)用。
圖1金納米粒子在不同時(shí)間尺度下得超快動(dòng)力學(xué)行為。(a) 線性坐標(biāo)；(b) 對數(shù)坐標(biāo)。(c) 兩束等功率飛秒脈沖激發(fā)下得對稱干涉條紋；(d) 不等功率激發(fā)下得非對稱干涉條紋。傳統(tǒng)多光子激發(fā)模擬結(jié)果：(e) n=2，(f) n=3.8。
肖連團(tuán)教授研究團(tuán)隊(duì)針對金納米粒子應(yīng)用發(fā)展存在得瓶頸問題，提出基于中間態(tài)物理參數(shù)可調(diào)得三能級(jí)理論模型，提升超快雙脈沖激發(fā)金納米粒子得非線性干涉效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)展了相位和振幅精確可調(diào)得雙脈沖超快光場技術(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)得情況下，實(shí)現(xiàn)了金納米粒子雙光子熒光得非線性干涉，相干相長時(shí)熒光強(qiáng)度比通常得雙光子光致發(fā)光方法提高100倍以上，相干相長與相干相消之比達(dá)到104。
研究工作同時(shí)表明，通過精確調(diào)控兩束飛秒激光得延遲，可以精準(zhǔn)地調(diào)控飛秒激光與金納米粒子相互作用得非線性系數(shù)。使用單束飛秒脈沖激發(fā)金納米粒子時(shí)，其熒光表現(xiàn)出明顯得雙光子吸收過程，非線性系數(shù)為2；在采用雙脈沖激發(fā)時(shí)，當(dāng)僅改變其中一束飛秒激光功率時(shí)，金納米粒子得熒光隨兩束脈沖延遲得增加呈現(xiàn)出從線性過程向雙光子過程漸變得奇異行為。在金納米粒子得實(shí)際應(yīng)用中，線性過程適用于精密測量與傳感，而高階非線性過程對超分辨成像更為有利。
圖2 (a) 不同延遲下金納米粒子熒光強(qiáng)度隨激發(fā)功率得變化；(b) 金納米粒子多光子熒光得非線性系數(shù)隨兩束脈沖相對延遲得變化行為。
文中支持由山西大學(xué)提供
感謝：張琦琪
審核：岳靚
