科学家发现CdSe纳米板中的强光-物质相互作用实现奥特尔-汤斯分裂！
文摘
2024-11-19 07:30
青海
光场与物质之间的相干相互作用是现代物理学的一个重要研究领域，尤其是奥特尔-汤斯分裂（Autler-Townes splitting, ATS）作为光学斯塔克效应的一种表现，已成为研究热点。然而，目前对于溶液处理样品中ATS的研究仍然相对缺乏，这在一定程度上限制了其在量子控制和量子信息处理中的应用。因此，许多科学家开始关注如何在新型纳米材料中实现这一现象。最近，CdSe纳米板由于其优异的光学特性而引起了研究者的广泛关注。其强能带间和能带内跃迁使得在近红外区域进行有效的相干驱动成为可能。然而，这些纳米材料在光场作用下的行为表现出复杂性，尤其是在光谱形状和分裂特征方面，仍然存在许多未知的挑战。为了解决这一问题，中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰研究员以及Jingyi Zhu携手通过建立修饰态模型，对CdSe纳米板的光学特性进行了深入的理论和实验研究，首次观察到了在近红外驱动下的奥特尔-汤斯分裂现象。这些研究结果不仅丰富了我们对量子材料中光-物质相互作用的理解，还为基于纳米材料的量子信息技术的发展提供了新的视角和可能性。这一领域的进一步探索，将为未来量子控制技术的实现奠定基础。![]()
【科学亮点】
（1）实验首次在CdSe纳米板中观察到奥特尔-汤斯分裂（ATS），揭示了三能级系统中光学斯塔克效应的现象。通过使用飞秒近红外脉冲驱动这些纳米板的能带内跃迁，记录了与能带间跃迁相关的光谱变化。（2）实验通过交叉极化的线性泵浦-探测脉冲，观察到的分裂现象最为明显，证明了能带间跃迁和能带内跃迁偶极矩的正交极化特性。这种强的相干驱动使得能带间跃迁在可见光区域得到显著记录，反映了所产生的光谱变化。（3）当从倾斜入射角驱动纳米板时，出现了异常的光谱线型，这与能带间和能带内驱动之间的竞争有关。通过构建的修饰态模型，我们成功定量捕捉了这一竞争现象，为理解光与物质相互作用的复杂性提供了新的视角。【图文速递】
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图1. 5.5-层CdSe纳米板的稳态和瞬态光学特性。![]()
图2.共振E1-E2驱动下的实验和模拟时间分辨光谱。![]()
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【科学启迪】
光场与物质之间的相干相互作用导致了许多奇特的物理现象，其中之一是源于三能级系统的光学斯塔克效应的奥特尔-汤斯分裂。这一现象在原子、分子以及低维外延生长的半导体中已有充分的文献记载，但在溶液处理样品中则较为罕见。在此，我们报告了在CdSe纳米板中观察到的奥特尔-汤斯分裂。这些纳米板的强能带间跃迁位于近红外区域，使我们能够使用飞秒近红外脉冲对其进行相干驱动，同时，它们在可见光区域的强能带间跃迁记录了由此产生的光谱变化。在交叉极化的线性泵浦-探测脉冲下，分裂现象最为显著，这与能带间跃迁和能带内跃迁偶极矩的正交极化一致。原文详情：Yuxuan Li et al. ,Autler-Townes splitting and linear dichroism in colloidal CdSe nanoplatelets driven by near-infrared pulses.Sci. Adv.10,eabq2729(2024).DOI:10.1126/sciadv.abq2729
