若干纳微结构在超快光场中的电子动力学理论研究

Ultrafast science and nano- and micro-structures science are two rapidly evolving fields that involve a large number of phenomena and have an impact on many other areas of science and technology beyond fundamental physics. Recently this two emerging areas of research have started to come together, and it becomes a whole new field which draws much attention from scientists. Nanosphere, nanotip and quantum dot are three typical nano-structures. In the coupling with ultrafast pulse, the electromagnetic field can be localized enhanced by these nano-structures. This project starts with Monte Caro classical model, quantum pertrubative model and ab initio method, and studies the dynamics of some nano-structures in the presence of atto- and femto-second ultrafast pulse. We investigate the mechanism of optimization and controlling of ionization and high harmonics generation in nanosphere and nanotip by operating phase, amplitude, polarization and frequencies. By these investigation, we can pave the way for developing and application of emerging of ultrafast science and nano-/micro-structure science theoretically.

新型超快光场和人工纳微结构是两个蓬勃发展的研究领域，蕴藏着大量新的现象和效应，其对现代科学与技术产生着远远超出物理学科本身的重大影响。新型超快光场与纳微结构的耦合形成了一个全新的科学领域，近年来引起了国内外巨大关注。纳米球、纳米尖和量子点是三种典型的纳微结构。在超快光场作用下，纳微结构会产生纳微尺度范围的局域场增强效应。本项目采用基于蒙特卡洛方法的经典模型、量子理论模型，结合从头算的方法，研究阿秒飞秒脉冲与若干纳微结构耦合动力学过程。我们将探索新型光场作用下人工纳微结构的耦合新效应，研究电离及高次谐波产生；探讨通过调节超快新型光场的相位、幅度、偏振、频率等进行多维操控，实现对纳米球、纳米尖和量子点等人工纳微结构体系量子态调控及高次谐波产生优化，最终为实现基于新型超快光场与纳微结构耦合的新方法和新技术的开发与应用奠定理论基础。

新型超快光场和人工纳微结构是两个蓬勃发展的研究领域，蕴藏着大量新的现象和效应，其对现代科学与技术产生着远远超出物理学科本身的重大影响。新型超快光场与纳微结构的耦合形成了一个全新的科学领域，近年来引起了国内外巨大关注。纳米球、纳米尖和量子点是三种典型的纳微结构。在超快光场作用下，纳微结构会产生纳微尺度范围的局域场增强效应。本项目采用基于蒙特卡洛方法的经典模型、量子理论模型，结合从头算的方法，研究了阿秒飞秒脉冲与若干纳微结构耦合动力学过程。我们探索了新型光场作用下人工纳微结构的耦合新效应，研究了电离及高次谐波产生；探讨通过调节超快新型光场的相位、幅度、偏振、频率等进行多维操控，实现对纳米球、纳米尖和量子点等人工纳微结构体系量子态调控及高次谐波产生优化，最终为实现基于新型超快光场与纳微结构耦合的新方法和新技术的开发与应用奠定理论基础。针对量子点体系及其与超快光场相互作用，我们发展了超高精度的适用于量子点的能级结构与光谱计算方法，深入研究了量子点体系的结构特性与能级特点；并研究纳米结构、量子点与超快光场相互作用时的动力学过程及量子态的相干调控，探讨了量子点体系双电离过程中电子关联等效应。