广东以色列理工学院物理系终身教授Marcelo F. Ciappina博士在超快光学领域与国际科研团队合作实现里程碑式突破。该团队研发的阿秒级激光测量技术在近日发表于国际顶刊《自然·通讯》。

何为 “阿秒光脉冲” ：捕捉量子世界的快门

在微观的原子世界，电子之间及其与周围其他粒子之间时刻发生着相互作用，它们在阿秒级时间尺度（1阿秒=10?¹?秒，当前人类能测量的最短时间单位）上发生碰撞和能量变化。为捕捉这些超快过程，科学家需要使用“阿秒光脉冲”技术——这就像用超高速相机拍摄F1赛车，本质上是为观测微观世界配备一台超高速“闪光灯”。

在题为《Attosecond metrology of vacuum-ultraviolet high-order harmonics generated in semiconductors via laser-dressed photoionization of alkali metals》的论文中，Ciappina教授和团队介绍了阿秒光脉冲测量的一项新技术，通过强中红外激光照射半导体材料，在真空紫外（Vacuum-Ultraviolet, VUV）范围产生阿秒脉冲。相较于依赖极紫外（extreme-ultraviolet，XUV）脉冲的传统方法，这项新技术不会引起原子电离，并能在电子保持束缚态的情况下探测它们的超快动力学过程。

在实际应用中，科学家可以利用这款微观世界的“超高速闪光灯”给电子“拍照”，从而更加精确而深入地研究自然界的许多超快动力学过程。例如，它可以揭示光如何触发分子内的化学反应，或电子在材料中的运动轨迹，帮助科学家更深入地理解物质的微观特性及其相互作用机制。未来，这项技术有望推动量子信息科学的发展。通过进一步研究，科学家有望实现更高效的量子态操控和量子通信技术。

论文原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56759-0

《自然·通讯》是国际顶尖学术期刊《自然》旗下的子刊，该期刊收录生物、医学、物理、化学等自然学科各领域的高质量研究成果。

学者介绍

Marcelo Ciappina教授于2020年加入广东以色列理工学院物理系，于2025年1月晋升为终身教授。他曾在多所全球顶尖科研机构任职，包括德国马克斯·普朗克研究所、西班牙光子科学研究所（ICFO）、捷克共和国的极端光基础设施光束项目（ELI-Beamlines）、高性能计算研究所（IHPC）（新加坡科技研究局）和美国奥本大学等。

Marcelo Ciappina博士是光与物质相互作用领域的专家，主要从事非线性光学及光与原子、分子和复杂系统相互作用的理论与计算研究。他在《Nature Physics》《Nature Communications》《Physical Review X》《Physical Review Letters》《Physical Review A》等顶级学术期刊上发表了多篇论文，累计发表及合著论文超过200篇，2024年引用次数超过600次。

文/图：Marcelo Ciappina教授、GTIIT传媒与公共事务部