近日，校区信息科学与工程学院孙烽豪副教授与理学院刘情操特聘教授团队合作，实现纳米等离子体中质子发射的全光学调控。研究成果以《激光诱导纳米等离子体中质子发射的全光学调控》（All-optical steering on the proton emission in laser-induced nanoplasmas）为题在国际顶级期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上发表。

强激光场诱导的纳米等离子体由于其奇特的物理现象在科学和工业界引起了极大关注。激光驱动纳米等离子体研究对于惯性约束聚变、超快微纳加工、实验室天体物理、小型离子加速器、X 射线辐射源和基本粒子物理等许多方面都具有重要意义。然而，截至目前通过磁场和电场对带电粒子实现微观尺度的有效约束依然是一项挑战性的工作。在本项研究中，实验团队借助自主搭建的纳米速度成像谱仪装置，制备出了一个50nm半径的微离子团簇发射器，并通过强飞秒激光实现了纳米等离子体中质子全空间发射方向的连续控制。

研究团队通过改变飞秒激光的波长，发现同一尺度纳米颗粒表面质子的发射过程出现了极大的差异性。400nm激光下的质子发射类似于一个数字信号，即非前（0）即后（1），不存在发射角度的渐变过渡过程，而800nm激光激励下的质子发射伴随光强增高却类似一个模拟信号，即发射角度极为缓慢地从前向后连续移动（0～1）。通过Particle-in-Cell（质点网格法）从头算理论，团队证实了上述现象是由于表面分子局域化电离的对称度造成的。论文提出的理论模拟方案解决了高强度激发下原有FDTD（时域有限差分）理论失效的问题，可以广泛适用于强场微纳结构的飞秒动力学解析研究。

该研究成果由校区与华东师范大学和海南大学合作完成，校区青年教师孙烽豪副教授为论文第一作者，该研究工作获得了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49569-3