飛秒雷射對分子非絕熱過程的量子控制研究

《飛秒雷射對分子非絕熱過程的量子控制研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由唐穎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：飛秒雷射對分子非絕熱過程的量子控制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：唐穎
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

利用飛秒泵浦-控制-探測方法並結合時間分辨光電子影像技術對多原子分子激發態的非絕熱動力學進行研究。首先用一束紫外飛秒雷射作為泵浦雷射，將分子激發到某一特定激發態，該激發態與另一激發態之間存在勢能面交叉或避免交叉；經過一定時間延遲後再引入一束適當強度的紅外飛秒雷射作為控制雷射，利用其產生的非共振的動態Stark效應使激發態勢能面發生Stark移動，從而改變反應勢壘高度，實現對分子激發態非絕熱動力學過程的量子控制；最後用一束飛秒雷射作為探測雷射將分子電離，並採用光電子影像方法進行探測，通過改變時間延遲，得到光電子的動能分布和角分布隨時間的演化關係。由此，我們不僅可以得到非絕熱反應動力學過程的信息，分子在經過交叉位置及附近的動力學行為，更進一步地，通過精密調諧紅外雷射的強度和延遲時間，我們可以在反應路徑上的任意位置對勢能面進行作用，從而控制化學反應方向和反應結果，並達到最最佳化的量子控制度。

結題摘要

本項目利用飛秒時間分辨光電子影像技術開展對多原子分子激發態的非絕熱動力學的研究，通過測量化學反應路徑上分子電離時的光電子動能分布和角度分布隨時間的演化關係，得到非絕熱反應動力學過程的信息以及分子在經過交叉位置及附近的動力學行為。在充分了解分子激發態演化路徑及態態相互作用的條件下，引入飛秒紅外雷射，使其作用在激發態勢能面交叉或避免交叉位置，利用其產生的非共振動態Stark效應對分子非絕熱動力學過程進行量子控制。為了將飛秒雷射的超高時間分辨能力與納秒雷射的高選擇性探測結合起來，我們提出了飛秒-納秒相結合的超快控制方法：泵浦光和控制光使用飛秒雷射對分子非絕熱動力學過程進行超快量子控制，探測光使用納秒雷射對反應產物及反應通道分支比實現態選擇的精密探測。 項目基本按原計畫執行，我們利用時間分辨的光電子影像技術開展了鹵代烷烴及芳香烴分子的非絕熱超快動力學研究。進一步地，利用飛秒-納秒相結合的超快控制方法開展了碘苯分子的解離控制研究，獲得了初步實驗結果。研究發表論文5篇，均標註課題基金號。