NPL 中 Floquet 態的觀察。圖片來源： Nature Photonics （2024）。DOI： 10.1038/s41566-024-01505-z
溶液處理的半導體奈米晶體也稱為膠體量子點 （QD）。雖然物理學家早就知道尺寸依賴性量子效應的概念，但在發現 QD 之前，將理論雕刻成真正的奈米維度物體仍然是不可能的。QD 的大小相關顏色本質上是量子大小效應的肉眼環境條件視覺化。
近年來，世界各地的研究人員一直在使用 QD 的材料平台尋找引人入勝的量子效應或現象，例如單光子發射和量子相幹操縱。
Floquet 態（即光子包裹態）被廣泛參照來解釋與光場和物質之間的相幹交互作用相關的量子現象。然而，直接觀察這些 Floquet 狀態一直是一個實驗性挑戰。
例如，直到最近，研究人員才透過使用復雜的時間和角度分辨光電子能譜報道了黑磷（一種窄間隙模型半導體）中 Floquet-Bloch 帶與中紅外脈沖交互作用的實驗特征。在此類研究中，樣品幾乎完全存放在低溫、高真空環境中，並且驅動場被調整到紅外、太赫茲甚至微波區域，以避免樣品損壞。
中國科學院大連化學物理研究所吳開峰教授和他的同事在發表在【 自然光子學】 上的一項研究中，報告了在環境條件下，使用全光譜法在可見光到近紅外區域直接觀察到半導體中的 Floquet 態。
膠體 CdSe NPL 的表征。圖片來源： Nature Photonics （2024）。https://doi.org/10.1038/s41566-024-01505-z
研究人員采用了過去十年開發的準二維膠體奈米片。厚度維度中強大的原子精確量子限制分別導致可見光和近紅外區域的帶間和子帶間躍遷。這種轉換所涉及的層次自然而然地形成了一個三級系統。
亞帶隙可見光子將重電洞態 （|hp⟩） 包裹為與第一個量子化電子態 （|e1⟩） 具有相同奇偶性的 Floquet 態，從而允許近紅外光子透過躍遷到第二個量子化電子態 （|e2⟩） 來探測該 Floquet 態。
此外，雖然通常假設瞬時填充的 Floquet 態在泵浦和探測脈沖的時間重疊之外消失，但研究人員直接觀察到 Floquet 態在數百飛秒內變為 |e1⟩ 的實際族群。本研究中的所有實驗觀察結果都得到了量子力學模擬的證實。
Wu 教授說：「這項研究不僅提供了對半導體材料中 Floquet 態的全光學直接觀察，而且還揭示了 Floquet 態豐富的光譜和動力學物理學，可以利用這些物理學來動態控制凝聚態系統中的光學響應和相幹演變。
由於目前的示範是在環境條件下實作膠體材料，因此它將擴大 Floquet 工程的範圍，該工程目前專註於客製固態材料的量子和拓撲特性，以透過非共振光場連貫地控制表面/界面化學反應。
更多資訊： 觀察可見脈沖驅動的膠體奈米片中的 Floquet 狀態及其浮相。 自然光子學 （2024）。DOI： 10.1038/s41566-024-01505-z
期刊資訊： Nature Photonics
