近日，北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心王楠林教授課題組應(yīng)《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）期刊邀請(qǐng)，以“量子材料超快光學(xué)特性研究進(jìn)展”（Recent development of ultrafast optical characterizations for quantum materials）為題發(fā)表長(zhǎng)篇綜述文章，系統(tǒng)介紹了超快光譜測(cè)量技術(shù)在量子材料中的應(yīng)用，并對(duì)相關(guān)領(lǐng)域近年來(lái)部分重要進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述。

光譜是探測(cè)量子材料電荷動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、單粒子激發(fā)與集體激發(fā)、電子與其他自由度耦合和相互作用的重要實(shí)驗(yàn)手段。近年來(lái)，得益于超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展，基于泵浦-探測(cè)基礎(chǔ)上的各種超快時(shí)間分辨譜學(xué)測(cè)量得到快速發(fā)展和應(yīng)用，推動(dòng)和產(chǎn)生了許多新興的研究前沿。當(dāng)前超快光譜不僅是探測(cè)和表征量子材料受泵浦光激發(fā)之后非平衡態(tài)和非線性響應(yīng)的重要實(shí)驗(yàn)技術(shù)，而且正在成為量子物態(tài)調(diào)控的嶄新手段。超短激光脈沖可以驅(qū)動(dòng)材料發(fā)生非絕熱和超快時(shí)間尺度的物態(tài)相變，對(duì)發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新物理有重要意義。

該綜述文章首先簡(jiǎn)要介紹了表征材料平衡態(tài)光學(xué)響應(yīng)的光譜測(cè)量技術(shù)，包括傅里葉變換光譜和時(shí)域太赫茲光譜、強(qiáng)場(chǎng)太赫茲脈沖和中紅外脈沖的產(chǎn)生與采樣、非線性二次和高次諧波產(chǎn)生、以及偏振轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量等。隨后，梳理了弱“泵浦”光擾動(dòng)和強(qiáng)“泵浦”光激發(fā)下量子材料出現(xiàn)的不同物理效應(yīng)，并著重介紹了強(qiáng)“泵浦”光對(duì)一些受關(guān)注量子材料誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和效應(yīng)，如熔化長(zhǎng)程有序、抑制競(jìng)爭(zhēng)序、驅(qū)動(dòng)晶格結(jié)構(gòu)變化、誘導(dǎo)新量子物態(tài)以及多周期光場(chǎng)實(shí)現(xiàn)Floquet工程等。文章尤其是總結(jié)了基于強(qiáng)場(chǎng)太赫茲技術(shù)對(duì)超導(dǎo)體Higgs集體模式的探測(cè)和研究，系統(tǒng)梳理了近期廣受關(guān)注的超快激光在高溫超導(dǎo)體中誘導(dǎo)“瞬態(tài)超導(dǎo)”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，評(píng)述了相關(guān)研究前沿存在的爭(zhēng)議和問(wèn)題，指出現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)尚不足以指認(rèn)實(shí)現(xiàn)激光誘導(dǎo)的瞬態(tài)高溫超導(dǎo)，并針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題提出今后值得進(jìn)一步開展的研究。

該綜述文章由王楠林教授課題組董濤副研究員、博士后張思捷和王楠林教授合作撰寫完成。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、中國(guó)博士后基金項(xiàng)目的支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/adma.202110068

審核編輯 ：李倩