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基思·亚当·纳尔逊

哈斯拉姆和杜威教授

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我们的研究目的是时间分辨光学研究和凝聚态结构变化,并通过它们发生运动的集体模式控制。如何在结晶固体的相变或其他集体结构重排发生,其中分子或离子的庞大的数字协作地移动到新的位置?什么是动态,以及他们如何通过晶格振动模式介导的?我们可以指导或与超短光脉冲序列控制它们?在结晶的化学反应,如何邻居围绕反应物质协同地容纳片段?什么是活性的分子模式和晶格振动之间的相互作用,以及这些如何影响反应动力学和成果?可以粘弹性流体和聚合物,开始上亚皮秒时间尺度,有时延伸,用于秒,的复杂的结构弛豫动力学在一个全面的统计力学理论来理解?我们可以获得参与并测量它们在所有相关时间尺度的集体运动实验的访问?

很多我们的进展,和许多在我们的努力中“艺术”,来通过了解如何光 - 尤其是在短脉冲的形式 - 与物质相互作用,以及相互作用如何被利用,以提高材料的表征或控制。例如,我们已经开发了用于在一个单一的激光照射记录完整飞秒时间分辨光谱测量的新方法,与观察超快,在固体中不可逆的结构变化和化学变化被测量期间永久性地改变的目标。我们正在优化在金刚石砧高压细胞样品使用相干光谱学方法,甚至对冲击负荷的极端条件下的样品。我们发明的飞秒脉冲成形技术用于多脉冲激励和晶格振动,其运动被涉及的铁电相变,和用于产生超高频声波,其运动被涉及粘弹性流体和聚合物的结构松弛的相干控制。在我们研究的铁电晶体,我们产生太赫兹频率的晶格振动强耦合至Thz频率的光,并且它们形成混合电磁/振动“极化”波穿过晶体在光状的速度移动!然而,尽管它们可能运行速度快,也无法掩盖:多个飞秒脉冲在不同时间到达和样本位置来操纵它们,因为它们移动,并用于产生指定许多这些波从许多样本位置产生的的干扰,相干晶格的反应。集成波导和其他结构,我们通过飞秒激光加工制造提供了优于这些独特的THz波的进一步控制。和它们的产生,控制,并通过晶体传播通过所有真实空间成像直接监测,产生“电影”,揭示其完整的时间和空间变化。在制定研究和铁电相的控制方法的过程中,我们已经开发出一种太赫兹信号生成和处理平台。

我们正在扩展这些和其他方法和在凝聚态结构变化赋予他们走向的研究和控制。这是一个跨学科的努力集中在化学物理和整个凝聚态物理,材料科学和光电子切割。我们的新型光学方法的发展和我们的配合先进材料,以及我们跨学科的合作工作,有时会引起实际应用以及基本的了解,这些都是选择性追捧。