準(zhǔn)晶是介于晶體與非晶之間的一種不具有平移周期性的有序體系。與晶體不同，準(zhǔn)晶具有兩種或兩種以上的原胞，且它們鋪滿整個(gè)物理空間的方式有無(wú)數(shù)種。這些排列方式各異的準(zhǔn)晶構(gòu)型可以被分類為不同的局域同構(gòu)類，且理論上表明不同局域同構(gòu)類在自由能、熵等物理性質(zhì)上存在明顯差異。由于不同局域同構(gòu)類的電子衍射譜差異非常微弱，這一判斷晶體結(jié)構(gòu)的“金標(biāo)準(zhǔn)”不再適用。因此如何區(qū)分準(zhǔn)晶的局域同構(gòu)類一直是晶體譜學(xué)中一個(gè)未被解決的問(wèn)題。
 

　　當(dāng)超快強(qiáng)激光與物質(zhì)非線性相互作用時(shí)會(huì)輻射出高次諧波，這是一種極端的頻率上轉(zhuǎn)換過(guò)程，可以產(chǎn)生數(shù)倍于驅(qū)動(dòng)激光頻率的光子能量。高次諧波在獲取阿秒脈沖、產(chǎn)生相干極紫外光源方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。高次諧波源于激光驅(qū)動(dòng)下物質(zhì)中電子的超快寬域運(yùn)動(dòng)，它編碼了豐富的物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)信息。
 

　　近日，精密測(cè)量院激光誘導(dǎo)超快電子動(dòng)力學(xué)研究組通過(guò)模擬激光與二維廣義Penrose準(zhǔn)晶相互作用時(shí)的高次諧波輻射，提出了一種區(qū)分準(zhǔn)晶局域同構(gòu)類的高次諧波譜學(xué)方案。如圖1所示，研究結(jié)果表明非局域同構(gòu)的準(zhǔn)晶構(gòu)型的諧波產(chǎn)率存在明顯差異，這源于16種頂角環(huán)境在不同局域同構(gòu)類中的分布和占比不同，并影響了電子運(yùn)動(dòng)以及諧波輻射的相干性。同時(shí)，這項(xiàng)研究還表明準(zhǔn)晶取向依賴的諧波產(chǎn)率具有晶體學(xué)禁戒的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，是準(zhǔn)晶諧波輻射的標(biāo)志性特征。
 

　　(a)激光垂直照射于二維準(zhǔn)晶并產(chǎn)生高次諧波輻射的示意圖(b)兩種不同局域同構(gòu)類的各階諧波產(chǎn)率對(duì)比

 

　　該項(xiàng)成果是激光誘導(dǎo)超快電子動(dòng)力學(xué)團(tuán)隊(duì)在準(zhǔn)晶強(qiáng)場(chǎng)超快動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域繼準(zhǔn)晶分形能帶電子動(dòng)力學(xué)理論之后，又一重要理論進(jìn)展，并以“Distinguishing local isomorphism classes in quasicrystals by high-order harmonic spectroscopy”為題發(fā)表在《自然·通訊》(Nat.Commun.)上，博士后劉佳奇為第一作者，研究員卞學(xué)濱為通訊作者。
 

　　該研究得到了湖北省創(chuàng)新群體項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、博新計(jì)劃、博士后面上等項(xiàng)目的資助。