NPL 中 Floquet 态的观察。图片来源： Nature Photonics （2024）。DOI： 10.1038/s41566-024-01505-z
溶液处理的半导体纳米晶体也称为胶体量子点 （QD）。虽然物理学家早就知道尺寸依赖性量子效应的概念，但在发现 QD 之前，将理论雕刻成真正的纳米维度物体仍然是不可能的。QD 的大小相关颜色本质上是量子大小效应的肉眼环境条件可视化。
近年来，世界各地的研究人员一直在使用 QD 的材料平台寻找引人入胜的量子效应或现象，例如单光子发射和量子相干操纵。
Floquet 态（即光子包裹态）被广泛引用来解释与光场和物质之间的相干相互作用相关的量子现象。然而，直接观察这些 Floquet 状态一直是一个实验性挑战。
例如，直到最近，研究人员才通过使用复杂的时间和角度分辨光电子能谱报道了黑磷（一种窄间隙模型半导体）中 Floquet-Bloch 带与中红外脉冲相互作用的实验特征。在此类研究中，样品几乎完全存放在低温、高真空环境中，并且驱动场被调整到红外、太赫兹甚至微波区域，以避免样品损坏。
中国科学院大连化学物理研究所吴开峰教授和他的同事在发表在【 自然光子学】 上的一项研究中，报告了在环境条件下，使用全光谱法在可见光到近红外区域直接观察到半导体中的 Floquet 态。
胶体 CdSe NPL 的表征。图片来源： Nature Photonics （2024）。https://doi.org/10.1038/s41566-024-01505-z
研究人员采用了过去十年开发的准二维胶体纳米片。厚度维度中强大的原子精确量子限制分别导致可见光和近红外区域的带间和子带间跃迁。这种转换所涉及的层次自然而然地形成了一个三级系统。
亚带隙可见光子将重空穴态 （|hp⟩） 包裹为与第一个量子化电子态 （|e1⟩） 具有相同奇偶性的 Floquet 态，从而允许近红外光子通过跃迁到第二个量子化电子态 （|e2⟩） 来探测该 Floquet 态。
此外，虽然通常假设瞬时填充的 Floquet 态在泵浦和探测脉冲的时间重叠之外消失，但研究人员直接观察到 Floquet 态在数百飞秒内变为 |e1⟩ 的实际种群。本研究中的所有实验观察结果都得到了量子力学模拟的证实。
Wu 教授说：「这项研究不仅提供了对半导体材料中 Floquet 态的全光学直接观察，而且还揭示了 Floquet 态丰富的光谱和动力学物理学，可以利用这些物理学来动态控制凝聚态系统中的光学响应和相干演变。
由于目前的示范是在环境条件下实现胶体材料，因此它将扩大 Floquet 工程的范围，该工程目前专注于定制固态材料的量子和拓扑特性，以通过非共振光场连贯地控制表面/界面化学反应。
更多信息： 观察可见脉冲驱动的胶体纳米片中的 Floquet 状态及其浮相。 自然光子学 （2024）。DOI： 10.1038/s41566-024-01505-z
期刊信息： Nature Photonics
