等离激元-激子耦合体系的基元序构及非线性光学效应的共振增强研究
批准号:
52073061
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
詹红兵
依托单位:
学科分类:
新概念材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
詹红兵
中文摘要
非线性光学(NLO)对推动未来信息技术的发展意义重大。根据入射光场是否与物质发生能量交换,NLO效应分为参量和非参量过程。很长时期,相较于前者,后者的研究相对滞后。近十年来,受益于二维材料和超快技术的突破,后者亦获强劲发展,但仍存在材料体系较为单一、物理机制不明等瓶颈科学问题。基于此,本项目提出:突破现有材料体系的制约,以具有显著等离激元特征的贵金属纳米阵列为基底,沉积具有丰富激子效应的有机半导体酞菁/卟啉共价有机框架化合物,以二者为物质平台,实现等离激元-激子耦合体系的基元序构,发展介观系统和人工微结构的构筑新技术,挖掘针对NLO非参量过程的新型、高性能材料。发展微区、实时、在线Z扫描和泵浦探测新技术,从时间和空间两个维度深入探究NLO非参量过程的产生机制,揭示等离激元-激子的耦合和共振效应对NLO的强化机理。发展光与物质相互作用理论,丰富NLO和凝聚态物理的学科内涵。
英文摘要
The development of nonlinear optics (NLO) is important for future information technology. According to whether the incident light behaves energy exchange with the media, NLO can be divided into parameter process and nonparameter process. Compared with the former, the latter developed lagging behind due to the lack of theory model and investigation technique. The situation has been improved in the last decade, owing to development of two-dimensional materials and superfast laser technique. However, challenges remain: material systems are limited; NLO mechanisms are slurred. To deal with these challenges, in this project, we propose: select noble metal nanoparticles with distinctive localized surface plasmons and phthalocyanine/porphyrin covalent organic frameworks (COFs) with remarkable exciton effect as functional elements and we construct plasmon-exciton coupling system. We therefore develop an efficient "bottom-up" approach for mesoscopic systems and artificial microstructures. We investigate the interaction of ultra-short pulse laser with this sort of ordered materials and the resulted NLO responses. We illustrate how the coupling and resonant between noble metal nanoparticles surface plasma and phthalocyanine/porphyrin COFs excitons influence the NLO behaviors of the ordered composite system. We will also develop a new technique for the micro-, real-time, on-line z-scan and pump-probe measurements. This work is important for the development of high performance NLO materials, and it will also promote the theory of interaction between laser and materials and enrich connotation of NLO and condensed physics.
相比于物理图像清晰的非线性光学(Nonlinear Optical,NLO)参量过程,由于理论模型和研究手段的匮乏,NLO非参量过程的研究长期以来相对滞后。近十年来,得益于二维材料制备和超快光学测试技术的进步,这个局面得到了扭转,NLO非参量过程的研究亦获得广泛关注并取得有益进展,但存在材料体系较为单一、物理机制仍然不明等瓶颈科学问题。本项目针对这些瓶颈科学问题,开展了特色与创新研究。.(1)针对NLO体系材料基元及构筑的探索.目前,已有材料体系主要围绕石墨烯、黑磷、过渡金属二硫化物、拓扑绝缘体等无机材料。而无机材料固然有光热稳定性好、激光损伤阈值高等先天优势,亦有选择范围窄、种类不够丰富等固有劣势。再加上,单一体系严重受制于有限的调控手段和自由度,难以获得满意的NLO效应。针对此,本项目引入了具有丰富激子动力学行为的有机半导体酞菁/卟啉COFs,进一步地,将其沉积于具有显著等离激元晶格共振效应的贵金属纳米阵列之上,实现等离激元-激子耦合体系的序构,构建面向NLO非参量过程的新型介观系统和人工微结构。.(2)微区测试技术的探索和优化.目前,NLO非参量过程的物理机制仍然不明,主要原因有三:材料的物理品质不够;技术手段跟不上机制研究的需求;研究深度不够。针对此,本项目制备微米级大尺寸酞菁/卟啉COFs单晶,搭建微区光学瞬态和稳态、线性和非线性测试光路,实现二者研究尺度的匹配,将所有组成结构表征和光学效应测试对应于同一晶畴,并基此开展了针对NLO非参量过程的深入系统研究。围绕等离激元-激子的耦合及共振对体系NLO效应的强化,从时间和空间两个维度揭示NLO非参量过程产生的物理机制,建立严谨的物理模型。发展激光与物质相互作用的理论,丰富非线性光学和凝聚态物理的学科内涵。
二维COF-TMD范德华异质结/超晶格的基元序构、界面调控及激子效应研究
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批准号:52373283
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项目类别:面上项目
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资助金额:51万元
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批准年份:2023
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负责人:詹红兵
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依托单位:
等离激元-激子耦合体系的基元序构及非线性光学效应的共振增强研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:詹红兵
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依托单位:
基于二维材料的新型非线性光学体系:范德华异质结和复合凝胶玻璃
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批准号:51872048
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:詹红兵
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依托单位:
封接玻璃引发固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极中毒的机理研究及其强磁场调控
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批准号:U1732155
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2017
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负责人:詹红兵
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依托单位:
基于石墨烯的光限幅材料的制备及非线性光学效应研究
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批准号:51172045
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:詹红兵
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依托单位:
无机基纳米碳管复合固态光限幅材料制备与性能研究
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批准号:50472001
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2004
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负责人:詹红兵
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依托单位:
国内基金
海外基金