Many-Body Dipole-Dipole Interactions in Atomic Ensembles
Many-Body Dipole-Dipole Interactions in Atomic Ensembles
批准号:
1707364
负责人:
Hebin Li
金额:
$36.0万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2017
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2017-08-01 至 2021-07-31
中文摘要
多体相互作用在从简单原子到复杂生物分子的各种系统中发挥着重要作用。 偶极-偶极相互作用在蛋白质的形成和折叠中是必不可少的。 这种相互作用可以导致集体和涌现的现象,这些现象不能通过简单地推断几个粒子的微观定律来理解。这项由美国国家科学基金会资助的研究旨在获得对原子系综中多体偶极-偶极相互作用的实验证实的理解。这将通过使用先进的激光光谱技术来实现,该技术对复杂系统中的多体相互作用具有独特的敏感性。将实验结果与模拟结果进行比较,以帮助开发理论模型。这项研究将有助于对相互作用粒子系综中的多体物理学的一般理解,这在从光学原子钟到光合作用等领域具有深远的影响。该项目中开发的实验和理论方法也可用于研究其他多体系统。该项目还包括努力提高佛罗里达国际大学(一所为少数民族服务的机构)在科学和技术方面培训学生的能力,以加强在STEM领域代表性不足的群体的教育。该项目的目标是定量地了解原子系综中的多体偶极-偶极相互作用,其密度在9个数量级之间变化,并且存在或不存在热运动。偶极-偶极相互作用的影响将通过双量子二维相干光谱来探测,该光谱提供了对多体偶极-偶极相互作用的灵敏和无背景检测。飞秒激光脉冲的时间分辨率允许人们在相互作用的瞬态过程中探测动力学。实验将在热的铷原子蒸气和冷的铷原子上进行。热原子蒸气提供了一个广泛的平均原子间的分离和多体动力学与热运动。相比之下,冷原子提供了一个几乎没有热运动的环境。 比较冷原子和热原子的结果使这个小组能够研究热运动对偶极-偶极相互作用的影响。由此产生的结构和动态信息将有助于发展的理论模型的基础上的激子形式主义,占原子系综中的偶极-偶极相互作用。该研究将确定基本参数,如偶极-偶极相互作用强度,有效相互作用范围,相互作用原子的数量,激发诱导的多体状态,缓冲气体的影响,以及偶极-偶极相互作用在原子系综中的热运动的影响。
英文摘要
Many-body interactions play important roles in a variety of systems ranging from simple atoms to complex biological molecules. Dipole-dipole interactions are essential in protein formation and folding. The interactions can lead to collective and emergent phenomena that cannot be understood by a simple extrapolation of the microscopic laws of a few particles. The research supported by this NSF award aims to gain an experimentally confirmed understanding of many-body dipole-dipole interactions in atomic ensembles. This will be accomplished by using an advanced laser spectroscopic technique that is uniquely sensitive to many-body interactions in complex systems. The experimental results will be compared to simulated results to help develop a theoretical model. This research will contribute to the general understanding of many-body physics in an ensemble of interacting particles, which has profound implications in fields ranging from optical atomic clocks to photosynthesis. The experimental and theoretical approaches developed in the project can be used to study other many-body systems as well. This project also includes efforts to enhance the capacity to train students at Florida International University, a minority serving institution, in science and technology, to strengthen the education of underrepresented groups in the STEM fields. The goal of this project is to quantitatively understand many-body dipole-dipole interactions in atomic ensembles, at densities varying across nine orders of magnitude, and both with or without the presence of thermal motion. The effects of dipole-dipole interactions will be probed by double-quantum two-dimensional coherent spectroscopy, which provides a sensitive and background-free detection of many-body dipole-dipole interactions. The temporal resolution of femtosecond laser pulses allows one to probe the dynamics during the transient processes of interactions. The experiments will be performed on a hot atomic rubidium vapor and also with cold rubidium atoms. The hot atomic vapor provides a broad range of mean interatomic separations and many-body dynamics associated with thermal motion. In comparison, the cold atoms provide an environment in the virtual absence of thermal motion. Comparing the results from cold and hot atoms enables this group to study the effects of thermal motion on the dipole-dipole interactions. The resulting structural and dynamic information will contribute to the development of a theoretical model based on the exciton formalism that accounts for the dipole-dipole interactions in an atomic ensemble. The study will determine fundamental parameters such as dipole-dipole interaction strength, effective interaction range, the number of interacting atoms, excitation-induced many-body states, effects of a buffer gas, and effects of thermal motion of the dipole-dipole interaction in atomic ensembles.
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Collective Resonance of D States in Rubidium Atoms Probed by Optical Two-Dimensional Coherent Spectroscopy
光学二维相干光谱探测铷原子中D态的集体共振
DOI:
10.1103/physrevlett.128.103601
发表时间:
2022
期刊:
Physical Review Letters
影响因子:
8.6
作者:
[Liang, Danfu, Zhu, Yifu, Li, Hebin]
通讯作者:
Li, Hebin
Probing dipole-dipole interaction at cold-atom density range using optical two-dimensional coherent spectroscopy
使用光学二维相干光谱探测冷原子密度范围内的偶极子-偶极子相互作用
DOI:
10.1364/cleo_at.2018.jth2a.41
发表时间:
2018
期刊:
2018
影响因子:
--
作者:
[Yu, ShaoGang, Titze, Michael, Liu, XiaoJun, Li, Hebin]
通讯作者:
Li, Hebin
Fast phase cycling in non-collinear optical two-dimensional coherent spectroscopy
非共线光学二维相干光谱中的快速相位循环
DOI:
10.1364/ol.405196
发表时间:
2020
期刊:
Optics Letters
影响因子:
3.6
作者:
[Munoz, Maria F., Medina, Adam, Autry, Travis M., Moody, Galan, Siemens, Mark E., Bristow, Alan D., Cundiff, Steven T., Li, Hebin]
通讯作者:
Li, Hebin
DOI:
10.1364/josab.385195
发表时间:
2019-11
期刊:
2020 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
影响因子:
--
作者:
[Srikanth Namuduri;Michael Titze;S. Bhansali;Hebin Li]
通讯作者:
Srikanth Namuduri;Michael Titze;S. Bhansali;Hebin Li
DOI:
10.1103/physreva.96.032508
发表时间:
2017
期刊:
Physical Review A
影响因子:
2.9
作者:
[Titze, Michael, Li, Hebin]
通讯作者:
Li, Hebin
共 11 条
FIU-JILA Partnership for Research and Education in AMO Physics
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批准号:2216824
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$90.0万
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财政年份:2022
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负责人:Hebin Li
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依托单位:
Probing Molecular Dynamics Near Plasmonic Surfaces by Optical two-dimensional Coherent Spectroscopy
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批准号:2003785
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$45.0万
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财政年份:2020
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负责人:Hebin Li
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依托单位:
国内基金
海外基金
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cTAGE5介导B-body的形成调控早期卵母细胞成熟的机制研究
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批准号:32360182
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:31万元
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批准年份:2023
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负责人:王彦博
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依托单位:
水稻条纹病毒抓帽时的非结构性偏向及其与P-body的关系研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:吴祖建
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依托单位:
ZIP调控Cajal body形成及细胞稳态维持的机制研究
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批准号:32160154
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:35万元
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批准年份:2021
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负责人:陈哲
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依托单位:
EIF4ENIF1基因突变通过影响P-body液-液相分离进而导致早发性卵巢功能不全的分子机制研究
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批准号:82171628
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项目类别:面上项目
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资助金额:55万元
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批准年份:2021
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负责人:李琳
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依托单位:
围绕Cajal body研究双生病毒编码的V2蛋白调控植物DNA甲基化的分子机制
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批准号:32100249
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项目类别:青年科学基金项目(C类)
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2021
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负责人:王立平
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依托单位:
Simulation and certification of the ground state of many-body systems on quantum simulators
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:40万元
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批准年份:2020
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负责人:Abolfazl Bayat
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依托单位:
Cajal body重构染色质三维结构促进肝癌发生的作用和机制研究
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批准号:82060512
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2020
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负责人:王秋雁
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依托单位:
DNMT3A在子痫前期发生中的深入研究:基因body区甲基化异常的作用和机制
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批准号:81871178
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项目类别:面上项目
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资助金额:57.0万元
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批准年份:2018
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负责人:贾园荟
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依托单位:
Lin-4、miR-125a调控涡虫chromatoid body对干细胞增殖与分化的影响及机制研究
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批准号:U1504307
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2015
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负责人:张一折
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依托单位:
P-body在PRRSV复制和持续感染过程中的作用机制研究
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批准号:31460668
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2014
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负责人:温贵兰
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依托单位: