科技感謝 王海濱
8月21日，感謝從山西大學獲悉，山西大學激光光譜研究所肖連團教授團隊在金納米粒子相干非線性效應研究中取得重要進展。該成果在量子精密測量、光學傳感和生物醫(yī)學等方面有重要得應用前景。
《物理評論快報》在線刊發(fā)了他們得研究論文。山西大學為論文唯一單位，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、表面等離子體共振效應、光熱效應等，一直是物理、化學、材料等學科得研究熱點，在光學傳感、能量俘獲、高分辨成像和光熱治療等方面具有重要得應用。由于金納米粒子量子產(chǎn)率低(10-6)，而多光子熒光強度和高階非線性效應嚴重依賴于激發(fā)光得功率，大功率激光得使用一方面會因光熱效應破壞金納米粒子本身得結(jié)構(gòu)，另一方面也會對納米系統(tǒng)或有機體 (如細胞、組織) 造成不可修復得損傷，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際應用。
圖1金納米粒子在不同時間尺度下得超快動力學行為。(a) 線性坐標；(b) 對數(shù)坐標。(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。
肖連團教授研究團隊針對金納米粒子應用發(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。實驗發(fā)展了相位和振幅精確可調(diào)得雙脈沖超快光場技術，用于精準地調(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個量級得情況下，實現(xiàn)了金納米粒子雙光子熒光得非線性干涉，相干相長時熒光強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到104。
研究工作同時表明，通過精確調(diào)控兩束飛秒激光得延遲，可以精準地調(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，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，當僅改變其中一束飛秒激光功率時，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。在金納米粒子得實際應用中，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提供
感謝：張琦琪
審核：岳靚
