近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室國(guó)際功能材料量子設(shè)計(jì)中心與中科院強(qiáng)耦合量子材料物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授曾長(zhǎng)淦研究組，在低維量子輸運(yùn)領(lǐng)域取得系列新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)電子-等離激元耦合對(duì)石墨烯電子輸運(yùn)過(guò)程中的量子相干性有極大的增強(qiáng)效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)氧化物界面二維電子氣自旋軌道耦合的光學(xué)調(diào)控。研究成果相繼發(fā)表在Physical Review Letters和Nano Letters上。 C5W>W4EM  
G^wtE90  
　　在固體中運(yùn)動(dòng)的電子與不同準(zhǔn)粒子（聲子、極化子等）之間的多體耦合作用，導(dǎo)致一系列重要的物理效應(yīng)。例如，電子-聲子相互作用使自旋相反的電子形成庫(kù)珀對(duì)從而引發(fā)超導(dǎo)。此外，等離激元是大量電子集體相干振蕩形成的準(zhǔn)粒子。近年來(lái)，等離激元的量子特性陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，以往實(shí)驗(yàn)揭示量子糾纏經(jīng)歷了從光子到等離激元再到光子的轉(zhuǎn)化過(guò)程后仍得以保持。核心問(wèn)題是，等離激元是否影響以及如何影響電子的量子輸運(yùn)特性。研究團(tuán)隊(duì)與臺(tái)灣清華大學(xué)教授果尚志研究組、中國(guó)科大教授張振宇研究組等合作，對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了深入探索。 }CDk9Xk  
V-!"%fO.s  
　　研究團(tuán)隊(duì)制備了石墨烯與納米金顆粒陣列的復(fù)合體系，以激光輻照來(lái)激發(fā)金顆粒的局域等離激元，再通過(guò)金顆粒與石墨烯之間的近場(chǎng)耦合激發(fā)石墨烯的等離激元。隨后以弱局域化量子輸運(yùn)作為有效探針，發(fā)現(xiàn)激發(fā)等離激元能夠極大增強(qiáng)石墨烯電子的量子相干性，其量子相干長(zhǎng)度甚至可增加到原來(lái)的3倍。微觀唯象理論分析表明，電子-等離激元耦合能夠有效抑制破壞量子相干的非彈性散射，如圖1所示。這種電子-等離激元耦合對(duì)量子相干性的增益，為探索準(zhǔn)粒子間相互作用從而實(shí)現(xiàn)非平庸量子效應(yīng)和設(shè)計(jì)量子器件開(kāi)辟了新視野。研究成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。 rR,2UZR  
ifK%6o6  
　　過(guò)渡金屬氧化物異質(zhì)界面由于電荷、自旋、軌道和晶格等多自由度之間的復(fù)雜耦合展現(xiàn)出豐富的物理現(xiàn)象，例如磁性、超導(dǎo)、磁性和超導(dǎo)共存、以及Rashba自旋軌道耦合。自旋電子學(xué)以電子自旋作為信息載體，而Rashba自旋軌道耦合可以有效操控電子自旋，從而在自旋電子學(xué)中扮演重要角色。以往對(duì)界面二維電子氣Rashba自旋軌道耦合都是通過(guò)柵電壓來(lái)調(diào)控。 Bfr
'Zdw  
j>Ag\@2ME  
　　曾長(zhǎng)淦研究組和中科院上海技術(shù)物理研究所研究員俞國(guó)林課題組合作，通過(guò)可見(jiàn)光和紅外光輻照來(lái)調(diào)節(jié)費(fèi)米面位置，進(jìn)而有效調(diào)控基于SrTiO3界面（LaAlO3/SrTiO3和LaVO3/SrTiO3）二維電子氣的自旋軌道耦合強(qiáng)度。這種光場(chǎng)調(diào)控具有非接觸、非易失和可擦除等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)光調(diào)控實(shí)現(xiàn)了界面量子輸運(yùn)從弱局域化到弱反局域化的轉(zhuǎn)變，即從電子的量子相長(zhǎng)干涉到量子相消干涉的轉(zhuǎn)變，如圖2所示。這一研究為設(shè)計(jì)光控自旋器件以及探索光誘發(fā)非平庸量子態(tài)提供了新思路。研究結(jié)果發(fā)表在《納米快報(bào)》上。 %O%=rUD  
W`z 0"  
　　研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、教育部、安徽省自然科學(xué)基金委以及量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心的資助。 '9?;"=6(  
O7t(,uox3y  
Thr*^0$C  
論文鏈接：1 2