基於納米機械振子耦合系統的全光質譜儀的研究

《基於納米機械振子耦合系統的全光質譜儀的研究》是依託上海交通大學，由朱卡的擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於納米機械振子耦合系統的全光質譜儀的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱卡的
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

微觀粒子(如生物分子、中性原子等)質量的測量一直是國際上關注的課題。當這些粒子落到具有特殊結構並通有電流的納米介質上(如納米機械振子)時，這些納米介質的固有振動頻率就會發生變化，通過測量頻率的變化量，人們可以測得落入的粒子質量。但是，由於電路引起的熱效應、能量損失、頻率受限等因素，電學的測量方法往往存在很大的誤差，嚴重影響微觀粒子質量測量的精確度。本項目將提出一種新的全光學的量子測量方法，基於納米機械振子耦合系統或納米腔光機械系統，在雙光控制的條件下，利用光學方法精確測出振子頻率的變化量從而得到微觀粒子質量。此方法不涉及任何電學的參量，使得測量靈敏度比電學方法高出幾個數量級。本項目擬深入系統地研究基於這類納米機械振子耦合系統的全光質譜儀，並進一步推廣到其它靈敏度更高且更有套用前景的納米機械振子系統如納米碳管和石墨烯，為今後的實驗研究提供有力的理論指導和可靠的物理基礎。

結題摘要

本項目已系統全面地研究了基於納米機械振子耦合系統的全光學質譜儀，並進一步推廣到其它靈敏度更高且更有套用前景的納米機械振子系統如納米碳管和石墨烯以及更為實用的室溫光學質譜儀，為今後的實驗研究提供有力的理論指導和可靠的物理基礎。我們已完成本項目的所有計畫要點、並達到或超越了預期研究結果，同時根據國內外研究發展狀況，我們還系統研究了在半導體/超導異質結和鐵磁原子鏈中探測馬約拉納費米子全新的光學方案以及其他量子非線性光學效應等。在國際重要學術期刊共發表SCI論文31篇，其中發表在Physics Reports （影響因子為22.929）和Critical Reviews in Solid State and Materials Science（影響因子為6.450）為長篇綜述文章（封面文章）。撰寫《量子光學研究前沿》書的其中一章“微腔光機械系統及其拓展套用”（上海交通大學出版社，總主編 張傑，2014）。特別地，發表在Physics Reports 525, 223 (2013)的關於本項目的納米光學質譜儀（即光秤）的長篇綜述文章引起國內媒體廣泛報導，這是自1971年創刊以來，該期刊一共只發表了以中國大陸科研機構為唯一單位的綜述性論文9篇，其中2000年以來僅4篇，這也是上海交通大學首次以唯一單位在該期刊上發表論文。論文被國際文獻他人引用總數為200餘次（與本項目相關的），其中包括專門發表綜述文章的 Rev. Mod. Phys.（影響因子為44.982）和Physics Reports （影響因子為22.929）以及影響因子為19.352的Nature Physics, 影響因子為13.025的Nano Letters和影響因子為7.943的 Phys. Rev. Lett.的重點和多次引用。