納米機械振動誘導的量子和非線性光學效應研究

《納米機械振動誘導的量子和非線性光學效應研究》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：納米機械振動誘導的量子和非線性光學效應研究
• 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

本項目主要研究納米機械振子與量子點(或玻色-愛因斯坦凝聚體、超導庫柏對盒、光學微腔、SQUID環等)耦合系統中由於納米機械振動誘導的量子和非線性光學效應。在納米機械振子-量子點耦合系統中，機械振動可以誘導類似於相干布居數振盪(CPO)的效應，我們稱之為機械振動誘導布居數振盪(簡稱MICPO),由於該系統納米機械振子的相干振動壽命特別長(約微秒量級)，既使耦合很弱，該效應也特別明顯，它可用於精確測量納米機械振子的振動頻率和耦合強度以及設計新型納米電子器件等。類比於三能級系統的電磁誘導透明(EIT)效應和兩能級系統的相干布居數振盪(CPO)效應，我們預言該耦合系統可以有類似的超慢(快)光效應、光存儲效應、巨克爾效應、負折射率效應以及其它非耦合系統所沒有的奇異量子和非線性光學效應，這正是本項目所要系統研究的。我們希望通過本項目的研究，為未來實現基於該耦合系統的新型量子器件提供可靠的物理基礎。

結題摘要

我們已完成本計畫的所有要點並達到或超越了預期研究結果，並根據國內外研究發展狀況，我們還研究了其它光機耦合系統的量子和非線性光學效應等。（1）我們首先研究了納米機械振子-量子點耦合系統中由於機械振動誘導布居數振盪效應(MICPO)導致的超慢和超快光等效應。（2）我們其次研究了納米機械振子-量子點耦合系統中由於機械振動誘導布居數振盪效應(MICPO)導致的巨非線性光學效應。（3）進一步，我們還研究了基於納米機械振子和量子點耦合系統由於機械振動誘導布居數振盪效應導致的光信息存儲效應等。（4）根據國際科學發展趨勢，我們增加和調整了一些有重要科學意義的研究題目，如基於納米機械振子和表面電漿耦合系統的全光納米機械質譜儀以及量子點-DNA耦合系統的非線性光學效應等。在國際知名學術期刊共發表SCI論文37篇，其中Nanotechnology兩篇,Appl. Phys. Lett.一篇，Optics Letter兩篇, Physical Review B兩篇,Physical Review A 三篇，Optics Express兩篇，New.J.Phys.一篇，Quantum Information and Computation兩篇,Europhys. Lett.兩篇, J.Appl.Phys.三篇，J.Opt.Soc.Am.B五篇，Scientific Reports一篇等。特別地，2011年6月24日，美國物理學會（APS）的新聞中心 Physical Review Focus 報導了我們在Physical Review B上一項研究工作，題為“Plasmon-assisted mass sensing in a hybrid nanocrystal coupled to a nanomechanical resonator”(Physical Review B 83, 245421（2011）)。他們以“Weighing DNA Down to the Zeptogram”為新聞標題，指出該研究工作將帶領納米科學進入一個嶄新的測量領域。與此同時，我們培養了四名博士和兩名碩士。參加了5個國際會議並作邀請報告。