Ultrafast photonics - new frontier in science and technology

超快光子学——科技新前沿

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2016-04179
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Investigation of physical processes occurring on natural time and length scales is one of the greatest challenges in science and is the focus of my research in ultrafast photonics at university of Ottawa. ******In nature, electron motion is responsible for energy conversion in a photochemical process. However, tracking it has been beyond the scope of the existing tools until recently because electrons move on attosecond time scale. Also, when material dimension is reduced to nanometers, it exhibits significantly different physical, chemical, electrical and optical properties compared to the bulk. Nanostructured materials have several potential applications but existing techniques do not provide the ability to control and modify material properties in 3D with sub-micron precision. My research conducted at the extreme limits of space and time addresses these two challenges. ******Employing state-of-the-art laser technology we propose: (i) to produce light bullets comparable in duration to electron motion and use them to probe electron dynamics in complex molecules – a high speed burst mode photography. (ii) to use light as an ultrahigh precision machining tool to manipulate material properties by confining it to nanometer dimensions in solids. ******The proposed research in ultrafast photonics will lead to the development of next generation imaging, diagnostic and fabrication tools. This will enable us to image ultrafast processes in atoms/molecules. Unraveling electron dynamics enables control of photochemical processes that play a pivotal role in chemistry and biology. It is also important for emerging technologies like nano- and bio-photonics, and molecular electronics. In solids, uncovering the underlying physics of light-matter interaction enables control and optimization of process parameters that will enhance the efficiency of the manufacturing process. It also enables fabrication of novel embedded photonic devices and sensors. Technologically, it opens new vistas for photonics-related technologies that will enhance safety and security of Canadians and facilitate innovation in industry.
对自然时间和长度尺度上发生的物理过程的研究是科学上最大的挑战之一,也是我在渥太华大学超快光子学研究的重点********在自然界中,电子运动负责能量转换。然而,直到最近,跟踪它还超出了现有工具的范围,因为电子在阿秒时间尺度上移动,而且当材料尺寸减小到纳米时,它表现出显着不同的物理、化学、电学和光学特性。与块体材料相比。一些潜在的应用,但现有技术无法提供以亚微米精度控制和修改 3D 材料属性的能力,我在空间和时间的极端限制下进行的研究解决了这两个挑战。我们建议使用最先进的激光技术:(i) 产生持续时间与电子运动相当的光弹,并用它们来探测复杂分子中的电子动力学——高速突发模式摄影(ii) 使用光作为超高速成像。精密加工工具通过限制材料来操纵材料特性******拟议的超快光子学研究将促进下一代成像、诊断和制造工具的发展,这将使我们能够对原子/分子中的超快过程进行成像。光化学过程的控制在化学和生物学中发挥着关键作用,这对于固体中的纳米和生物光子学以及分子电子学等新兴技术也很重要,揭示光与物质相互作用的基本物理原理可以实现控制和优化。工艺参数将从技术上讲,它还可以制造新型嵌入式光子器件和传感器,从而为光子相关技术开辟新的前景,从而增强加拿大人的安全并促进行业创新。

项目成果

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  • 通讯作者:
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