北京大学综述量子材料超快光学特性研究进展

近日，北京大学物理学院量子材料科学中心王楠林教授课题组应《先进材料》（Advanced Materials）期刊邀请，以“量子材料超快光学特性研究进展”（Recent development of ultrafast optical characterizations for quantum materials）为题发表长篇综述文章，系统介绍了超快光谱测量技术在量子材料中的应用，并对相关领域近年来部分重要进展进行了评述。

光谱是探测量子材料电荷动力学响应、单粒子激发与集体激发、电子与其他自由度耦合和相互作用的重要实验手段。近年来，得益于超短脉冲激光技术的发展，基于泵浦-探测基础上的各种超快时间分辨谱学测量得到快速发展和应用，推动和产生了许多新兴的研究前沿。当前超快光谱不仅是探测和表征量子材料受泵浦光激发之后非平衡态和非线性响应的重要实验技术，而且正在成为量子物态调控的崭新手段。超短激光脉冲可以驱动材料发生非绝热和超快时间尺度的物态相变，对发现新现象、新效应、新物理有重要意义。

该综述文章首先简要介绍了表征材料平衡态光学响应的光谱测量技术，包括傅里叶变换光谱和时域太赫兹光谱、强场太赫兹脉冲和中红外脉冲的产生与采样、非线性二次和高次谐波产生、以及偏振转动测量等。随后，梳理了弱“泵浦”光扰动和强“泵浦”光激发下量子材料出现的不同物理效应，并着重介绍了强“泵浦”光对一些受关注量子材料诱导的实验现象和效应，如熔化长程有序、抑制竞争序、驱动晶格结构变化、诱导新量子物态以及多周期光场实现Floquet工程等。文章尤其是总结了基于强场太赫兹技术对超导体Higgs集体模式的探测和研究，系统梳理了近期广受关注的超快激光在高温超导体中诱导“瞬态超导”的实验进展，评述了相关研究前沿存在的争议和问题，指出现有实验尚不足以指认实现激光诱导的瞬态高温超导，并针对现有问题提出今后值得进一步开展的研究。

该综述文章由王楠林教授课题组董涛副研究员、博士后张思捷和王楠林教授合作撰写完成。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、量子物质科学协同创新中心、中国博士后基金项目的支持。

论文链接： https://doi.org/10.1002/adma.202110068  

       审核编辑 ：李倩