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最近,中国科学技术大学侯建国院士领衔的单分子科学团队的董振超、张杨研究小组,利用扫描隧道显微镜(STM)诱导单分子电致发光技术,首次清晰地展示了等离激元纳腔中人工构筑酞青染料分子链结构的单光子超辐射现象,并且研究了纳腔等离激元对于分子链超辐射行为的影响。国际权威物理学术期刊《物理评论快报》于6月12日在线发表了这项成果。
在分子系统中,多个发光体可以通过相干偶极相互作用形成离域的集体态,它们在分子间能量转移、光合作用以及量子体系设计等方面具有重要的作用。单光子超辐射态是其中一种特别有趣的具有量子相干特性的离域集体态,其特征是所有发光单体的同相耦合,其量子本质是所有可能直积态(某个发光单体处于激发态而所有其它发光体处于基态)的量子叠加。但是,由于分子间的相干偶极相互作用会受到分子数目、分子间距、偶极取向等诸多因素的影响,因此,精确调控分子体系并定量研究相关的单光子超辐射态非常困难。
骆阳博士和陈功博士为这篇文章的共同第一作者。该系列研究工作得到了科技部、基金委、中科院、教育部、安徽省等单位的支持。
图注:(a) STM测量分子链发光的的示意图 ;(b)分子链体系的STM形貌图;(c)单光子超辐射模式的实空间电致荧光成像;(d)不同长度的分子链光子发射的二阶相关函数测量结果。
(合肥微尺度物质科学国家研究中心、中科院量子信息与量子科技创新研究院、科研部)