最近，我院人工微结构研究团队青年教师与华东师范大学合作，在氦纳米液滴中分子振动波包超快退相干研究取得了重要进展，相关成果发表于国际知名期刊《Physical Review Letters》。我院强俊杰研究员为论文第一作者，华东师范大学博士生周莲蓉为共同第一作者。

自然界中，分子的振动波包退相干过程广泛存在，并作为分子内或分子间化学反应的基础。氦纳米液滴被视为理想的低温纳米容器，广泛应用于超流态和低温化学反应探索。目前关于氦纳米液滴中分子的振动波包动力学研究聚焦于金属原子组成的中性二聚体分子或金属化合物。这一大类的分子吸附在液滴的表面，且具有较长的振动周期和较重的质量，故振动波包受到氦纳米液滴的影响较小，难以提取相互作用时丰富的超快动力学信息。

图1:（a）实验示意图。（b）来自气相和液氦中的D₂⁺振动超快波包成像。

为此，文章利用氦纳米液滴捕获轻质的氘气分子（D₂）并迅速降温至0.37K，结合少周期飞秒激光脉冲（few-cycle）泵浦-探测技术，成功对液氦中D₂⁺的振动波包超快退相干过程进行了成像。当D₂在泵浦光作用下发生单电离后，激发的D₂⁺振动波包与液氦环境的相互作用势得到极大加强，为研究液氦环境与振动波包相互作用的超快退相干过程提供可能。提取到的D⁺和HeD⁺离子产率分别反映了自由气相和液氦中的D₂⁺的振动波包演化，实验观测到了液氦环境中的D₂⁺振动波包在140fs内的超短时间窗口内发生了退相干过程，是目前动力学实时观测到的最快的退相干过程。星际空间中存在许多的低温分子离子，而氢和氦是宇宙中分布最广的两种元素，研究低温D₂⁺和氦环境的相互作用可以为星际物理和了解宇宙的演化过程提供新的思路。

该研究工作得到国家自然科学基金、江苏高层次人才计划、上海浦江人才计划及中国博士后基金的资助。

文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.103201。