【產(chǎn)通社，5月12日訊】華中科技大學(xué)（Huazhong University of Science & Technology, HUST）官網(wǎng)消息，其物理學(xué)院超快光學(xué)實(shí)驗(yàn)室蘭鵬飛教授研究小組以“Dynamic Core Polarization in High Harmonic Generation from Solids: The Example of MgO Crystals, Physics Review Letters 126,187401(2021)”為題在《物理評論快報(bào)》（Physics Review Letters）發(fā)表論文。我校為本論文第一單位，物理學(xué)院青年教師李亮和博士生張銀福為共同第一作者，蘭鵬飛教授、陸培祥教授為論文的共同通訊作者。該項(xiàng)工作得到了強(qiáng)場超快光學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體等項(xiàng)目的支持。

潮汐是周期性外場驅(qū)動系統(tǒng)中非常普遍的現(xiàn)象，例如地球和月球之間萬有引力而引起的海洋潮汐和大氣潮汐現(xiàn)象。在強(qiáng)激光場驅(qū)動下，固體材料中的電子密度分布也會隨著電場的振蕩呈現(xiàn)出周期性的漲落。我們將這一現(xiàn)象稱為電子潮汐。由于電子潮汐效應(yīng)，原子核及其周圍的束縛態(tài)電子共同構(gòu)成了具有動態(tài)極化的母核。母核的動態(tài)極化會引起其有效庫倫勢的變化，進(jìn)而影響電子在外加激光場下的運(yùn)動。因此，在強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用過程中，電子潮汐起著不可忽視的作用。然而，在此前的研究中，為了理解強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用過程，人們通常采用單電子近似的哈密頓量來研究系統(tǒng)對外加激光場的響應(yīng)。固體高次諧波的物理過程通常被解釋為電子在能帶上的運(yùn)動，能帶采用無外場時(shí)恒定的能帶。此時(shí)，電子密度漲落對高次諧波的影響并沒有考慮，即，忽略了外加激光場作用下母核狀態(tài)的改變。

超快光學(xué)團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)驗(yàn)證實(shí)了氧化鎂晶體中電子潮汐效應(yīng)在強(qiáng)激光與固體相互作用過程中起著不可或缺的作用。他們在實(shí)驗(yàn)上觀測到MgO晶體產(chǎn)生高次諧波的各向異性的變化。在低激光強(qiáng)度時(shí)，MgO晶體高次諧波的方向依賴呈現(xiàn)四重對稱性，跟晶體對稱性一致。而隨著激光強(qiáng)度增加，他們觀測到新的各向異性。陸培祥團(tuán)隊(duì)利用量子軌跡系綜模型，揭示了電子潮汐所構(gòu)成的動態(tài)核極化在高次諧波產(chǎn)生過程中的作用，并指出了電子潮汐效應(yīng)在高次諧波光譜中的特征信號。該工作不僅建立了微觀電子動力學(xué)和高次諧波光譜之間的聯(lián)系，并提供了一種潛在的方法用以測量外場作用下晶體內(nèi)部的超快電荷遷移過程。此外，考慮到電子潮汐與驅(qū)動激光具有相同量級的振蕩頻率，因此，通過對電子潮汐的控制，還有望實(shí)現(xiàn)在飛秒甚至阿秒時(shí)間尺度控制晶體的光學(xué)及電子學(xué)特性。

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