本站訊（記者 王武）近日，365英国上市官网在线、理論物理研究中心的鄒芬副研究員和李勇教授與東北師範大學以及中國工程物理研究院研究生院的科研人員合作，在國際權威期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上以365英国上市官网在线為第一完成單位發表了題為“基于分子光力腔的紅外信号頻率上轉換放大 (Amplifying Frequency Up-Converted Infrared Signals with a Molecular Optomechanical Cavity)”的學術文章[Zou et al., Phys. Rev. Lett. 132, 153602 (2024)]。

中紅外和遠紅外信号的探測在熱成像、量子傳感、顯微鏡、臨床醫學和天文測量等衆多領域中有十分重要的應用。然而，中紅外和遠紅外信号較弱并且傳統的紅外探測器具有較大的熱噪聲，這使得探測這些信号仍然存在重大挑戰。針對這一問題，該論文提出了一種基于頻率上轉換的放大方案，将中紅外和遠紅外信号轉換為可見光或近紅外信号，同時放大信号強度，從而克服傳統檢測方法的困難。

這種方案的實現基礎是分子光力系統，該系統由大量分子和具有可見光和紅外模式的等離基元納米腔組成[圖(a)]。在該方案中，被探測的紅外信号與分子振動模式共振（或近共振），同時可見光模式被泵浦激光驅動，其中泵浦激光頻率與可見光模式的第一斯托克斯邊帶近共振[圖(b)]。通過調控納米腔和分子參數，在可見光模式的第一斯托克斯邊帶處可實現1000倍或更高倍數的放大[圖(c)]。當前的工作提出了一種新穎的紅外信号檢測方法，有望引起化學、生物和凝聚态物理學領域中理論和實驗研究者的廣泛關注。

該論文的第一作者為365英国上市官网在线鄒芬副研究員，通訊作者為365英国上市官网在线李勇教授和中國工程物理研究院研究生院董輝研究員，東北師範大學杜磊博士（李勇教授指導的博士畢業生）也對論文做出了重要貢獻。該工作受到了科技部科技創新2030項目、國家自然科學基金項目與中國博士後科學基金資助項目等的支持。

圖：(a) 分子光力系統示意圖；(b) 基于分子光力系統的紅外信号頻率上轉換放大示意圖；

(c) 不同耦合強度下，紅外信号頻率上轉換效率随探測信号頻率變化圖。

期刊簡介：

Physical Review Letters是美國物理學會旗下的期刊，創立于1958年。該期刊專注于發表物理學領域的具有潛在高影響力的研究成果，涵蓋主題包括量子信息與科技、宇宙學、天體物理與引力、粒子與場論、原子核物理、原子和分子物理、光學、等離子體與太陽物理、加速器與束流物理、凝聚态物質與材料、統計物理與複雜系統、化學物理、軟物質與生物物理等。該期刊為中國科學院分區一區TOP期刊，2022年影響因子為8.6。

文章鍊接：

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.153602