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课题组在分子超快成像方向取得重要进展

       课题组卞学滨研究员和李木子博士研究生与华中科技大学陆培祥教授领导的超快光学实验室兰鹏飞教授团队以及加拿大Sherbrooke大学Andre D. Bandrauk教授等合作在利用高次谐波的频率调制实现分子超快成像方向上取得重要进展,研究结果已发表在《Nature Communications》Nat. Commun. 9, 1108 (2018):https://www.nature.com/articles/s41467-018-03568-3

       高次谐波是强场超快激光与原子分子或者固体相互作用后,辐射出的相干高频超短光脉冲。它作为产生阿秒相干xuv及软x射线光源的重要途径之一,是国内外强场超快物理研究的热点。武汉物数所卞学滨研究员和加拿大Sherbrooke大学的Bandrauk教授于2014年首次提出了基于高次谐波频率调制(FM)的分子动力学超快成像理论方案,发表在Phys. Rev. Lett. 113, 193901 (2014),引起了国内外理论以及实验研究组的广泛关注。

        针对这一重要基础物理问题,该联合团队理论结合实验,排除了影响频率调制的各项可能因素,通过与Ar原子比较,首次观测到由同位素分子H2、D2核振动所引发的高次谐波光谱的频率移动现象,并根据实验观测的频移量实现了亚埃空间尺度下飞秒(10-15s)时间分辨的同位素分子振动动力学探测。该工作为使用FM探测分子结构以及更复杂分子的超快动力学过程打下了基础,并可进一步用于实时探测化学反应过程。同时,该工作为实现基于高次谐波的超快光源的光子能量连续调节提供了切实可行的方案。

本工作得到了中组部"青年千人计划"项目和国家自然科学基金委项目等的支持。

    图1. 分子高次谐波中幅度调制(AM)以及频率调制(FM)原理图。(a)图显示原子高次谐波特征。平台区不同阶次的谐波(q1和q2)振幅相当。(b)图显示分子高次谐波特征。其中额外的核运动部分会对谐波产生调制。在振幅方面,对于不同阶次谐波q1和q2,电子运动时间不同,导致其振幅不同;而在频率方面,核间距较大时电离率更高,导致脉冲下降沿的谐波产量更强,整体谐波产生频率调制。

Bandrauk 教授访问 Bandrauk 教授访问

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      2017年11月3日,应卞学滨研究员的邀请,André D. Bandrauk教授访问课题组, 并做客研究所"王天眷讲坛"第二十四讲,作了题为《Molecular High Order Circularly Polarized Harmonics –Generation and Applications in Attosecond Science》的精彩报告。柳晓军副所长主持此次讲坛,并向AndréD. Bandrauk教授颁发了"王天眷讲坛讲席教授"的聘书和铭牌。

        AndréD. Bandrauk教授是阿秒物理研究领域享誉国际的知名专家,在该领域做出了一系列原创性的工作,被加拿大政府任命为计算化学和分子光学领域的Canada Research Chair。他被认为是强场光化学和光物理这一新领域的先驱。他和他的团队革命性的结合新理论和超强计算技术引导着这一新领域的方向:如,激光调控化学和物理过程。他目前发表了400余篇科学论文以及编辑了10本关于激光分子相互作用的书籍。他的科学论文已经被引用超过13000次,H-index 58。他曾获得了NSERC的最高奖-J. C. Polanyi奖(与P.B. Corkum共同获得),为了奖励他在阿秒科学领域的贡献。2012年获Officer of the Order of Canada(加拿大总督功勋奖)。除此之外,他还主要获得了洪堡基础科学奖以及魁北克政府颁发的最高科技奖(Prix Marie-Victorin)。

      Bandrauk教授的精彩报告吸引了我所和华中科技大学广大师生的参与。他对大家提出的问题都一一进行了详细的解答,并与广大师生进行了热烈的讨论。

       11月4日,课题组与Bandrauk教授一同前往东湖绿道秋游,课题组成员与Bandrauk教授作了深入的交流,大家感受到了著名科学家的幽默与人格魅力,也坚定了做高质量工作的目标和信心。

2017 2017

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  • 9 月 18 日,祝贺贾光瑞与卞老师的论文在 Optics Express 发表,文中预言在对称体系中能产生偶数阶谐波。由于非绝热效应,高次谐波谱的第二个平台出现频谱红移。
  • 7 月 10 日 --- 7月21日,课题组在长沙 参加 国防科学技术大学主办的"高能量密度物理"研究生暑期学校学习。
  • 7 月 2 日 --- 7月9日,课题组在西安参加 第六届 阿秒物理国际会议。
  • 6 月 1 日, 祝贺杜桃园获得 "三好学生" 标兵 称号。
  • 5 月 19 日,课题组成员一起前往武汉周边地区进行户外一日游拓展活动,该活动增进了课题组成员和导师间的互动,同时放松了心情。
  • 3 月 6 日, 热烈祝贺李木子、杜桃园获得研究所等级奖学金,祝贺杜桃园获得冠名奖学金(格物奖)!
  • 2 月 25 日,祝贺李木子的论文在 The Journal of Chemical Physics 发表, J. Chem. Phys. 146,084305(2017) .  通过数值计算,还原并合理解释了分子中的新现象——谐波谱红移;并且系统地研究了分子取向角,分子核振动态等对谐波红移的影响。为通过谐波频率调制来探测分子核运动快慢,分子初始振动态和分子取向角大小和分子阿秒尺度运动信息提供新思路。
  • 1 月 11 日,祝贺杜桃园的论文在 Optics Express 发表,Opt. Express 25, 151(2017),文中给出了固体高次谐波的产生机制,提出的准经典模型能预测谐波发射时间和谐波平台的截止位置,并能解释相应的实验结果!

  • 1 月 10 日,研究所举办天眷学子博士学术论坛,祝贺杜桃园获大会报告二等奖!
  •  1 月 1 日,祝贺李木子荣获硕士研究生国家奖学金!

2016 2016

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  • 10月27日,杨宝春博士来课题组里访问,并作了题为:" Electron dynamics in atomic systems interacting with a single-cycle pulse " 报告。
  • 10月24日,研究组组织秋游活动,一同前往往黄陂锦里沟秋游,一起感受大自然的美好风光。
  • 10月12日,研究组于重庆参加第八届超快现象与太赫兹波国际会议,研究成果在会议中作海报展示。
  • 923日,祝贺李木子博士荣获国家奖学金,杜桃园博士获学业奖学金一等奖!
  •  9月1日,研究组参加中国物理学会2016年秋季会议,杜桃园博士和李木子博士分别作口头报告,报告的研究进展得到同行关注!
  •  8月30日,吕令杰同学加入我们研究组,并去北京中国科学院大学开展硕士研究生基础课程学习。
  •  8月29日,杜桃园博士的论文正式发表, Phy. Rev. A 94, 023419 (2016),文中提出在bow-tie金纳米结构产生的非均匀场中,固体谐波的高阶平台强度可提升到和第一平台相当,在低于晶体材料的损伤阈值激光强度下,为在实验中实现固体谐波平台区扩展提供一个理论方案。
  •  8月27日,唐栋和邵天骄去汕头大学参加强场物理暑期学习班。
  •  8月17日,据国家自然科学基金委消息,卞学滨研究员的面上项目" 基于激光诱导光电子全息术的分子动态成像理论研究" 获批立项,特此祝贺!
  • 8月5日,研究组参加第六届全国计算原子与分子物理学术会议,研究成果在会议中作海报展示。
  • 6月30日,热烈欢迎邵天骄研究助理加入激光诱导超快电子动力学组,祝他在这里工作顺利,生活开心!
  • 6月1日,祝贺我们研究组与西北师范大学联合培养研究生管仲同学获得中国科学院武汉分院奖学金。
  • 4月1日,卞学滨老师与加拿大P.B. Corkum 研究组合作研究的光电子全息术工作发表在Phys. Rev. Lett. 116, 133001 (2016)。该工作通过平行与垂直取向角下的光电子动量谱的差分,得到了清晰的光电子背向散射全息图,证实了卞学滨老师在2011年的理论预言Phys. Rev. A 84, 043420 (2011).
  • 3月28日,管仲同学的论文正式发表,Phy, Rev. A 93, 033852 (2016) , 文中提出基于少周期激光场的CEP 和 啁啾 效应,增强了固体谐波高阶平台的强度。另外,论文中的图还入选PRA万花筒。