基于新量子理論提出的分子光致相時(shí)間分辨光譜示意圖。 激光脈沖發(fā)射分子后，發(fā)射信號(hào)被檢測(cè)器收集，從而形成實(shí)時(shí)域中激子動(dòng)力學(xué)的多維圖像。來(lái)源：張哲東博士/臺(tái)灣城市大學(xué)
由臺(tái)灣城市大學(xué)（城大）化學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)最近開(kāi)發(fā)了一種新的量子理論，可以解釋物質(zhì)的“光誘導(dǎo)相”并預(yù)測(cè)其新功能。 新理論有可能徹底改變溫度量子光子學(xué)和量子控制領(lǐng)域。 它還為各種下一代基于光的應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)，例如光通信、量子計(jì)算和光采集技術(shù)。
科學(xué)家們?cè)谖镔|(zhì)中發(fā)現(xiàn)了奇怪的相，不僅是普通相，還有被稱(chēng)為液體、液態(tài)和液相的相。 物質(zhì)在原子在空間中進(jìn)行單獨(dú)排列的不同階段可能具有不同的屬性。 作為一類(lèi)新發(fā)現(xiàn)的相，光誘導(dǎo)相在過(guò)去六年中引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗鼈儽徽J(rèn)為是新型光伏電池板和新物理平臺(tái)的有前途的平臺(tái)，以及現(xiàn)代光伏發(fā)電的新途徑。量子技術(shù)。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的城大化學(xué)系助理院長(zhǎng)張哲東博士解釋說(shuō)：“光敏分子的超快過(guò)程量子物理學(xué)七個(gè)理論，例如電子轉(zhuǎn)移和能量重新分配，通常是皮秒（10-15秒）的量級(jí)，這是非常重要的。對(duì)于光捕獲設(shè)備來(lái)說(shuō)，能量轉(zhuǎn)換和量子估計(jì)具有廣泛的重要性。該研究結(jié)果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上，標(biāo)題為“分子極化子的多維相干光譜：如何”。
“然而，對(duì)這一過(guò)程的研究充滿了深刻性。大多數(shù)與光致相相關(guān)的現(xiàn)有理論都遇到了時(shí)間和能量尺度的困難，因此無(wú)法解釋分子的瞬態(tài)特性和超快過(guò)程。這些都帶來(lái)了根本性的限制關(guān)于尋找物質(zhì)的光誘導(dǎo)相，”張博士說(shuō)。
為了解決這個(gè)難題，張博士和他的合作者開(kāi)發(fā)了一種新穎的量子理論，用于分子光誘導(dǎo)相中的光信號(hào)傳導(dǎo)，這是世界首創(chuàng)。 新理論通過(guò)物理分析與數(shù)值模擬相結(jié)合，實(shí)時(shí)解釋了分子的爆發(fā)動(dòng)力學(xué)和光學(xué)特性，克服了現(xiàn)有理論和技術(shù)帶來(lái)的困難。
新理論將先進(jìn)的量子電熱學(xué)集成到超快光譜中。 它使用現(xiàn)代代數(shù)來(lái)解釋分子的非線性動(dòng)力學(xué)，這為開(kāi)發(fā)最先進(jìn)的激光和材料表征技術(shù)提供了基礎(chǔ)。 因此量子物理學(xué)七個(gè)理論，它為光學(xué)測(cè)量和量子計(jì)量學(xué)提供了新原理。
“我們的新理論非常令人著迷的是，一簇分子的協(xié)作運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出一種波狀行為，可以傳播很遠(yuǎn)的距離。這在傳統(tǒng)研究中很難實(shí)現(xiàn)。這些集體運(yùn)動(dòng)可以存在，而不是以前“只有在超高溫下才能實(shí)現(xiàn)。這意味著在溫度下精確控制和傳感器粒子運(yùn)動(dòng)是可行的。這可能會(huì)開(kāi)辟新的研究領(lǐng)域，例如集體驅(qū)動(dòng)的物理學(xué)，這可能會(huì)徹底改變光物理學(xué)研究，”張博士說(shuō)。
新的量子理論使得下一代光捕獲和發(fā)射裝置的設(shè)計(jì)以及激光操縱和測(cè)量成為可能。 由光誘導(dǎo)的分子協(xié)同作用形成的相干性可以導(dǎo)致明亮的光發(fā)射。 正在研究的光致物質(zhì)相的光譜探針可以幫助開(kāi)發(fā)下一代光學(xué)傳感器技術(shù)和量子計(jì)量學(xué)。
在更大范圍內(nèi)，光誘導(dǎo)相可以實(shí)現(xiàn)各種新穎的基于光的跨學(xué)科應(yīng)用，例如光通信、生物成像、物理催化控制以及以節(jié)能形式指定光捕獲裝置。
在不久的將來(lái)，研究人員計(jì)劃探索光致相及其對(duì)量子材料的影響，并在量子糾纏的背景下開(kāi)發(fā)新的光譜技術(shù)和測(cè)量。
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