“当人们能够进一步观察或控制电子的运动时，就会逐渐发现人们正在慢慢地尝试开启一个阿秒化学时代。” 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室研究员龚晓春近日在接受专访时透露。
龚晓春介绍了华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室的阿秒簇符合测量系统。
今年8月，龚晓春入选“上海市科技青年35领军计划”获奖名单，表彰他构建的全球首个阿秒团簇符合测量系统、阿秒团簇尺寸分辨率谱的创新提出、并填补了从孤立原子到空白的空白，用于精确测量从分子到复杂凝聚态物质的电子阿秒动力学。
填补阿秒动力学精密测量的空白
阿秒符合测量光谱是阿秒超快光学领域最先进的计量学之一。 阿秒光脉冲自提出以来，在原子、分子乃至凝聚态物质基础物理研究领域掀起了一场超快革命。 测量革命。
2001年，奥地利维也纳技术大学 Krauz教授领导的国际研究小组首次获得了脉冲宽度为650阿秒的激光器。 此后，阿秒激光脉宽记录不断被刷新。 2017年11月，苏黎世联邦理工学院（ETH）宣布成功将X射线激光脉冲持续时间缩短至43阿秒，创下最短激光脉冲持续时间的世界纪录。
阿秒光源拓展了人们研究物质结构从分子到原子内部的视野。 有望利用高速摄影以“慢动作”再现物质内部原子尺度上电子运动的物理图像，使人类能够以分辨能力揭示电子动态特性，提供新的研究方法和重要的创新机会为物理、化学、生物、材料、信息等领域的发展。
宫晓春，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室研究员
龚晓春介绍，电子就像化学反应或生命活动中的触手，可以传递或传递信息能量。 “在化学反应或生命活动中，电子接触后首先与不同的物质发生相互作用。同样，光与物质相互作用时，首先与物质内部的电子发生相互作用，然后传递各种信息。”水环境中DNA的序列或基本单位受到强光或高能辐射的照射，首先被破坏的是DNA还是水？ 初步研究证明，水首先被电离，水释放出低能电子，与其他碱基共振，实现电荷转移，破坏氢键网络，甚至破坏周围的碱基单元。
传统观念认为电子的电离过程是瞬时的，但随着阿秒光脉冲技术的发展，研究人员发现这个过程并不是瞬时的。 电子穿过原子或分子的电场需要几阿秒甚至几百阿秒。 。
团簇是原子、分子和宏观固体物质之间新层次的物质结构。 它是各种物质从原子、分子到块体物质的过渡态。 “以往研究的瓶颈在于，研究人员主要利用红外、拉曼、太赫兹等光谱方法来观察团簇中原子核的结构和运动。时间分辨光电子能谱有很大的局限性。” 而龚晓春在阿塞拜疆秒测量光谱方面，设计并建造了世界上第一个阿秒簇符合测量系统。 通过阿秒团簇尺寸分辨率光谱，研究人员可以在单分子空间尺度和阿秒时间尺度水平上精确测量不同尺寸的水团簇。 在团簇光电离的瞬间，电子与母体空穴的空间离域相互作用揭示了水团簇体系结构的对称性、无序性与电子局域离域演化之间相互作用的阿秒超快测量。
阿秒度量光谱有望引领阿秒光学和极强场光物理中新现象和自然规律的进一步探索，并实现复杂凝聚态系统的化学反应和超快电子动力学的精确测量和控制。 “我们还在不断优化和改造先进的极紫外阿秒光源和超高时间分辨率泵浦探测延迟线。基于这个高分辨率探测时钟，我们可以进一步探索超导体、拓扑绝缘体等特殊物理系统的内部“复杂的电子动力学过程。”龚晓春说。
打破国外同行的刻板印象
从中国海洋大学光信息科学与技术专业毕业时，龚晓春根本不知道什么是科学研究，只对超快光学感兴趣。 2012年，他在华师大读书时，他选定的博士生导师吴健教授刚刚回国，正准备成立实验室。 龚晓春跟随导师研究电子离子符合测量。 从一开始，他只是简单地接受知识，“捡起一堆“宝””，掌握它，成为阿秒仪器系统的设计者。
2017年博士毕业后，龚晓春获得了留校学习阿秒超快光学的资格，但他觉得工作有点困难，还需要学习新知识。 2018年访问苏黎世联邦理工学院物理化学系。 苏黎世联邦理工学院物理化学实验室的 HJ Wrner 教授擅长阿秒光谱测量。 龚晓春博士期间研究电子-离子符合测量。 双方优势互补，探索了新的研究：阿秒符合测量技术。
合作的第一步是共建实验室。 龚晓春需要开发阿秒簇符合测量系统。 这期间，龚晓春每天就是在实验室里度过，埋头苦干。 “建设实验室不仅可以充分发挥我之前所学的知识，同时也是学习和发展新技能的最佳时机。” 结果，龚晓春“火力全开”，系统不到一年就设计完成，当他看到水团簇、测量阿秒电子过程时，实验室的博士生和工程技术人员都难以置信。
那年圣诞节过后，当宫晓春准备离开苏黎世联邦理工学院时，实验室的电子工程师对他说：“一开始我以为你会像以前这个实验室的大多数人一样，但没想到你。 ” 实验室已经成立了，仪器也做出了非常漂亮的结果。”对方承诺，以后只要龚晓春有需要，他都会全力支持。
2019年宫晓春回国后，这套阿秒团簇符合测量系统仍在苏黎世联邦理工学院实验室稳定运行，可供国内外研究人员和新生进行实验、测量数据，开展阿秒超快光子学研究。 研究共同推动阿秒超快光学的发展。
创新不能在规则之内起舞
从苏黎世回国后，龚晓春在华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室对阿秒星团符合测量系统进行了深入优化升级。 当被问及阿秒测量光谱领域的成就是偶然还是必然时，他回答说：在研究中，必须不断思考和创新。 “找到主线之后，你就知道该怎么做了。” ”。
龚晓春在读博士时研究的是电子测量，观察原子核的运动。 “当时还没有阿秒脉冲方法，我们也不知道电子谱的时频特性及其背后的物理机制。 尽管我们知道电子以阿秒的方式运动，但我们对此知之甚少。 “在阿秒光电离的研究过程中精密测量物理专业学什么，他一直想了解电子的干涉机制，直到博士毕业前夕，他才找到了突破。”在不断的数据分析、不断思考的过程中，也出现了一些问题。 攻读博士期间，知识强度高，龚晓春学得很快，在《物理评论快报》上发表多篇学术论文，并获得实验室、学校、光学学会的奖励和资助。这几年学术论文发表，他并没有浪费时间，而是不断打磨自己，补充学习实验和理论方面的不足。
在苏黎世做博士后期间，他觉得仅仅跟随别人的工作没有多大意义，必须创新，于是他着手设计和构建阿秒星团重合测量系统。 当他回国重建时，他认为必须有进一步的突破，探索孤立阿秒脉冲等先进科学技术，研究更复杂、更困难的科学问题。
龚晓春表示，基础研究需要灵活的思维和广阔的视野。 “你不能在规则之内起舞。你不能通过遵循规则来创新，但你又不能毫无界限，因为研究会误入歧途。”
凭借灵活的思维和自信，以及明确的科研目标和科学品味，“当你有足够的能力去做这件事时，最终的状态会非常有创意。” 他还说，科学不取决于个人意志。 科学研究必须以科学的态度对待科学问题，要有诚信。
目前，龚晓春正在研制基于阿秒簇符合测量系统的原子分裂波干涉仪。 他正在开发一种原子分裂波干涉方法精密测量物理专业学什么，以区分每个电子的成分，并观察原子状态下每个成分的光电离过程。 时频特性和相关性。 他希望有更多的机会探索先进科学仪器设计的新思路，实现超快物理研究的新突破，挑战超快物理测量的极限及其在阿秒超快科学领域的拓展和应用。 在超短时间尺度和超高空间分辨率尺度上，展示光与物质相互作用过程中微观量子物理世界的非平衡动力学，寻求物性测量与控制的极限。 同时，不断凝练核心关键技术，形成标准化、模块化的科学仪器，拓展多学科交叉融合的趋势。
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