我院2010届校友李绍巍获美国青年研究员奖
发布时间: 2018-05-25   浏览次数: 13

本文原创:93物理方胜   全文转自“南开物理校友总会”微信公众号

【编者按】本文技术部分内容由06级李绍巍系友亲自编写。在科学领域有太多的南开人做出杰出贡献如:06级李绍巍、01级刘振、00级陈开富等等。我们校友会希望系友在获得荣誉,或者知道其他系友有荣誉时,第一时间通知校友会。让我们一起分享这份荣誉,并激励南开物理人获得更大的荣誉。

       2018年美国化学会物理化学分会宣布包括南开大学06级系友李绍巍在内的四位杰出青年科学家荣获青年研究员奖。这是青年科学家在物理化学领域中最高的奖励。同时李绍巍系友还将在2018年8月美国化学会秋季年会上讲解自己的研究,这是物理化学届的最高荣誉之一。


   南开06级系友李绍巍博士2010年毕业于南开大学物理系,同年7月加入加州大学尔湾分校何文程院士课题组从事光耦合扫描隧道显微镜的研发与设计,并于2017年9月获得哲学博士学位。目前他在美国西北大学材料系从事博士后研究。由于在光耦合扫描隧道显微镜技术上得成果,他在2017年度荣获美国物理学会远西地区玛格丽特-伯比奇奖,并受聘为2018至2020年度海森-西蒙斯青年学者,将于2018年底前往加州大学伯克利分校物理系进行博士后研究。李绍巍系友主要研究领域为低维材料的超快动力学过程。此次荣获青年研究员奖的主要研究成果是设计搭建新型的超快激光和扫描隧道显微镜结合的实验系统,打开了单一分子特性分辨的广阔应用领域。


   超快激光的广泛应用则让人们可以观测到千万分之一秒内发生的超快过程。扫描隧道显微镜的发明书写了人类在空间分辨率上的极限,它让我们能够对单原子和单分子实现清晰的成像。而超快激光则将人类时间分辨率的极限突破至了亚飞秒量级。然而长期以来,这些技术都是相互独立存在的。换而言之,我们无法同时实现时间和空间的超高分辨。


   实现时空同时高分辨有着非常高的科学意义。实际上,每个分子与原子是独立的个体,他们的性质受周围环境的影响而各不相同。在传统的超快动力学的研究中,由于缺乏对单个分子与原子的分辨能力,我们只能去探索一类相似分子间所共同拥有的性质,却对单一分子的特性无能为力。这就像是在听许许多多人组成大合唱,无法分辨每个人的声音。而如果我们同时拥有了时间与空间的超分辨,就使我们可以准确的定位每一个分子或原子,并探测其独特的超快动力学,就好似我们能把这些歌手一个个分开,并单独聆听他们的独唱。


   为了实现时间与空间同时同位的超高分辨,06级系友李绍巍博士与何文程院士设计并搭建了一套将超快激光与扫描隧道显微镜结合的新型实验系统,并首次探测到了单个吡咯烷分子飞秒量级的动力学过程。他们在实验上证明了分子的超快动力学性质可以受分子间相互作用而调制。这套系统首次同时实现了亚飞秒量级的时间分辨及亚分子尺度的空间分辨(相关研究成果发表于物理学评论快报 Physical review letters 119 (17), 176002)。

图1,光耦合扫描隧道显微镜示意图

图2,单个吡咯烷分子的超快动力学过程 (A-B)实验观测到吡咯烷分子在铜(001)表面有两个吸附构型,并能在光子激发下实现在两种构型间相互转换 (C)分子构型转换率在时域上呈现量子节拍现象 (D)傅里叶变换结果证实这种量子节拍效应起源与分子不同振动频率间的谐振,进而证实了分子振动态是这个分子构型反应的中间态。


附录:美国化学会是一个化学领域的专业组织,成立于1876年。现有163,000位来自化学界各个分支的会员。美国化学会每年举行两次涵盖化学各方向的年会,并有许多规模稍小的专业研讨会。 美国化学会拥有许多期刊,其中《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)已有137年历史。