ZnO量子点自旋动力学及超快相干调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    10904038
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    冯东海
  • 依托单位：
    华东师范大学
  • 学科分类：
    A2202.光与物质相互作用
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

半导体量子点的电子自旋有望用于量子信息处理的固态实现。量子信息处理需要自旋的退相干时间远远大于自旋量子比特的操作时间。这意味着：一方面需要获得尽可能长的退相干时间；另一方面在有限的退相干时间内，实现尽可能短的自旋量子比特的操作时间- - 即实现电子自旋相干态的超快旋转，以期获得尽可能多的量子操作数。.我们的工作将立足于以ZnO量子点为主的宽带隙半导体体系，一方面研究其自旋退相干动力学，测量其退相干时间，分析其中涉及的物理过程以及受外部环境如温度、磁场、激光场偏振状态以及强度等的依赖关系；另一方面利用脉冲整形技术，开拓研究飞秒激光的频域、相位、强度及偏振等多参数的高精度光场操控手段，研究飞秒脉冲与自旋量子体系的相互作用，从而实现量子点电子自旋的超快相干旋转控制，并弄清相关的物理机制。

结项摘要

半导体量子点的电子自旋有望用于量子信息处理的固态实现。量子信息处理要求自旋具有长退相干时间并能实现快速的量子操作。而实际器件化还需要在室温条件下满足这些要求。本项目重点研究了室温下若干II-VI 族半导体量子点的电子自旋动力学以及超快控制。在项目执行过程中，自主建立了电子自旋态光学泵浦、探测及控制的实验系统；基于ZnO、CdS等各种半导体量子点或纳米结构材料，利用时间分辨的Faraday旋转光谱技术研究了不同激光波长及偏振状态、不同磁场强度下电子自旋退相干动力学，发现其中CdS量子点在室温条件下自旋退相干时间可长达3ns以上。根据自旋退相干时间随磁场依赖关系，可推测低磁场下自旋退相干主要因素为电子自旋-核自旋超精细耦合相互作用，而在较高磁场下，则由量子点非均匀展宽决定。在传统的泵浦-探测实验装置基础上，在泵浦光与样品作用之前引入一线偏振预泵浦激光脉冲，将显著地增强电子自旋相干信号。在泵浦光产生电子自旋极化后，引入一线偏振或圆偏振的控制光脉冲，将有效地减小泵浦光产生的自旋幅度，实现了室温下亚皮秒量级自旋幅度的快速控制。该课题研究成果对于发展室温下可操作的自旋量子器件具有重要的参考意义。

项目成果

期刊论文数量（14）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（0）
Periodic nanoripples in the surface and subsurface layers in ZnO irradiated by femtosecond laser pulses
飞秒激光脉冲照射 ZnO 表面和次表面层的周期性纳米波纹
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Optics Letters
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Jia; X.;Jia; T. Q.;Zhang; Y.;Xiong; P. X.;Feng; D. H.;Sun; Z. R.;Qiu; J. R.;Xu; Z. Z.
  • 通讯作者：
    Z. Z.
Optical manipulation of electron spin coherence in colloidal CdS quantum dots
胶体 CdS 量子点中电子自旋相干性的光学操控
  • DOI：
    10.1063/1.4791790
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    D. H. Feng;L. F. Shan;T. Q. Jia;X. Q. Pan;H. F. Tong;L. Deng;Z. R. Sun;Z. Z. Xu
  • 通讯作者：
    Z. Z. Xu
Dipole, quadrupole and octupole plasmon resonance modes in non-concentric nanocrescent/nanodisk structure: local field enhancement in the visible and near infrared regions
非同心纳米月牙/纳米盘结构中的偶极、四极和八极等离子体共振模式：可见光和近红外区域的局部场增强
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhang; Y.;Jia; T. Q.;Zhang; S. A.;Feng; D. H.;Xu; Z. Z.
  • 通讯作者：
    Z. Z.
Fabrication of complex periodic micro/nanopatterns by multiple interfered femtosecond laser pulses on thin solid films
通过多个干涉飞秒激光脉冲在固体薄膜上制造复杂的周期性微/纳米图案
  • DOI：
    10.1049/mnl.2010.0232
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Micro & Nano Letters
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Li; Xia;Feng; Donghai;Jia; Tianqing;Sun; Zhenrong;Xu; Zhizhan
  • 通讯作者：
    Zhizhan
CdTe/CdS核壳结构量子点超快载流子动力学
  • DOI：
    10.1080/08912963.2020.1819998
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李霞;冯东海;何红燕;贾天卿;单璐繁;孙真荣;徐至展;Li Xia~(1)2)) Feng Dong-Hai~(2)+) He Hong-Yan~(2))
  • 通讯作者：
    Li Xia~(1)2)) Feng Dong-Hai~(2)+) He Hong-Yan~(2))

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其他文献

CdS晶体电子自旋相干动力学
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    华东师范大学学报. 自然科学版
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郭家兴;吴真;梁盼;姜美珍;胡蓉蓉;张圆圆;冯东海
  • 通讯作者：
    冯东海
Direct writing of 150 nm gratings and squares on ZnO crystal in water by using 800 nm femtosecond laser
800 nm飞秒激光在水中ZnO晶体上直写150 nm光栅和方块
  • DOI：
    10.3167/arcs.2021.070103
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    刘俊坤;贾天卿;周侃;冯东海;张诗按;张洪新;贾鑫;孙真荣;邱建荣
  • 通讯作者：
    邱建荣
磨粒流抛光工艺中的磨料模糊优选模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    制造技术与机床
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王志勇;郭保苏;冯东海;师磊
  • 通讯作者：
    师磊
Room-temperature electron spin dynamics of Ce31 ions in a YAG crystal
YAG 晶体中 Ce31 离子的室温电子自旋动力学
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    梁盼;冯东海;贾天卿
  • 通讯作者：
    贾天卿
Infrared femtosecond laser-induced great enhancement of ultraviolet luminescence of ZnO two-dimensional nanostructures
红外飞秒激光诱导ZnO二维纳米结构紫外发光大幅增强
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Applied Physcis A
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘佳;贾天卿;贾鑫;冯东海;张诗按;孙真荣;邱建荣
  • 通讯作者：
    邱建荣

其他文献

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冯东海的其他基金

胶体量子点与手性分子耦合体系的相干自旋动力学
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    61 万元
  • 项目类别：
    面上项目
多维度调控的超快光谱在二维半导体缺陷态光物理和量子相干控制中的应用
  • 批准号：
    91950112
  • 批准年份：
    2019
  • 资助金额：
    80.0 万元
  • 项目类别：
    重大研究计划
II-VI族半导体量子点电子自旋、原子核自旋的光学调控
  • 批准号：
    11374099
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  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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相似海外基金

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  • 财政年份：
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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