華東師范大學(xué)精密光譜科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授吳健團(tuán)隊(duì)與以色列魏茨曼研究所合作，利用超快飛秒激光和符合探測(cè)技術(shù)，首次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了單分子體系內(nèi)的超快振動(dòng)回聲。該研究成果近日發(fā)表于《自然—物理》。

　　回聲現(xiàn)象通常被認(rèn)為是系統(tǒng)對(duì)外界激發(fā)的集體響應(yīng)行為。吳健團(tuán)隊(duì)利用兩束時(shí)間延時(shí)為T的飛秒(10-15秒)激光脈沖，激發(fā)Ar2分子的振動(dòng)波包，在第三束飛秒激光脈沖的作用下波包發(fā)生解離，通過(guò)符合探測(cè)分子解離產(chǎn)生的離子信號(hào)，掃描其時(shí)間延遲即可“拍攝”振動(dòng)波包的時(shí)空演化行為。類似于最經(jīng)典的單粒子量子干涉實(shí)驗(yàn)，即單電子或者單光子的空間雙縫衍射實(shí)驗(yàn)。

　　團(tuán)隊(duì)在孤立的分子體系中，利用激光誘導(dǎo)交流斯塔克效應(yīng)和波包損耗兩種機(jī)制產(chǎn)生分子回聲，在2T時(shí)間延遲附近，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了單個(gè)分子的振動(dòng)回聲信號(hào)。與傳統(tǒng)的回聲相比，振動(dòng)波包回聲發(fā)生在單個(gè)的孤立分子內(nèi)，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的量子效應(yīng)。

　　以色列魏茨曼研究所研究人員的半徑典和全量子的理論模擬，很好地重現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)結(jié)果，驗(yàn)證了單分子回聲產(chǎn)生的物理機(jī)制。分子振動(dòng)波包回聲在其他體系內(nèi)具有普適性，隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，研究人員有望借助單分子振動(dòng)回聲揭示大分子內(nèi)部的超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程和更多物理信息。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41567-019-0762-7