谈谈JSMR的技术,从质子共振说起 [复制链接]

"物理评论快报"  physics reviewed letters 确实是物理学最权威杂志

在JSMR的英语介绍里写的量子波导技术为quantum waveguide technology

量子控制－人们的梦想：
从了解微观世界到控制微观世界

文／郑王曜
摘要
  
本文简介量子控制的概念及未来可能的应用。人类长久以来希望能控制物质微观的的量子状态，尤其是波函数的控制。目前较前沿的做法，是利用脉冲雷射”整型”来控制光与物质之交互作用，进而控制反应或量子跃迁之机率。目前脉冲雷射”整型”偏向于时域(time-domain)整型，本文则提及近来人们对频域(frequency-domain)整型的想法与做法。

一、    量子物理下的物质世界
不同于古典想法，量子力学对于微观世界的观点有以下几个特色：1.物质可观测的物理量是可以有不连续的(quantized) 值，例如原子分子之能阶，乃造物之初便已决定。2.在古典物理上共轭(conjugate)的两个物理量，例如，被观测物之动量与位置，时间与能量，是不可能同时被精确观测的。即，所谓测不准原理。这样的”物质观”似乎无可避免的为物理学家带来令人窘困的境地：因为如此一来，如何”描述”我们的物质世界呢？二十世纪初的物理学家们于是想出了一个办法，既然光用位置、动量二个参数，已不足以描述物质的状态，大不了用更复杂的”函数”来代表物质的”状态”。(当时的想法，认为这个函数并非是物理上可量测的物理量，只是便于描述物质的状态)。那么这个函数必须具有下列的条件：1.它的空间分布，不可以是个发散的函数，即，他所描述的物质必须有局限性，不可能遍布整个宇宙。2.这个函数可以随着时空传播 (否则要如何描述运动中之物质) 。3. 必须可以线性迭加(superposition)，也就是说，他可以有干涉的效应！以上都是人类经由实验事实与逻辑，不得不有的推论。既然这个函数与物理上的”波”具有同样的性质(可传播，可线性迭加, superposition)，我们就称为波函数。
因此，在量子物理下的物质世界，物质的状态便用”波函数”(wavefunction)来描述。但是，”波”到底是什么意思？我们很难跟物质的粒子性质扯在一块。因此目前主流的学派认为波函数的绝对值平方是物质被量测到的机率分布。同时，”机率”这个观念也解释了为何有些化学反应过程(pass-way)”可以发生”，但从未被发现。因为发生这个反应过程的机会太小之故。根据这个说法，我们可说微观的世界是个用”机率波”描述的世界。这样的波函数，虽不须具有唯一性，但，在物体速度不快(非相对论性)之情况下，必须要是薛丁格方程式(Shrodinger equation)的解才行。这个方程式是非相对论性量子力学最基本的微分方程式，由动能算符加上位能算符所组成，观念上颇类似古典力学中之汉弥敦量(Hamiltonian)。有趣的是，这个微分方程式告诉我们，即使我们的观察物处于稳定的状态(steady state)，波函数的相位仍会随着时间做周期变化。要注意，波的相位，决定了”干涉”的结果。当二个波函数形成破坏性干涉时，即表示物质处于此状态(state)之机率为零。或说，不可能发现物质处于此状态。同理，当二个波函数形成加强性干涉时，即表示物质处于此状态(state)之机率大增。


二、何谓量子控制
到了二十一世纪，人们已经认为物质的本质不再是天生不变，如，人们可以用脉冲雷射光来改变物质之波函数，使得原本不容许的状态变化(transition)，变得可以了，原本不会有的化学反应过程，变得发生了；原本无法控制的波函数变化，变得可以控制了；甚至可以直接”量测”波函数！这些藉由控制波函数的技术来随心所欲的达到我们想要的目标状态(target state)，我们称之为量子控制。为什么人类可以有办法控制物质之微观状态呢？这主要因非线性光学的发展及成熟的激光脉冲控制技术。非线性光学告诉我们物质与光交互作用时，物质的反应不须只正比于入射之电磁波(光)，同时可以有更高的泛音(2，3等higher harmonics)，再加上若光强度非常强，一方面激发电子跃迁到较高能阶之状态，但由于饱和吸收之故，一方面又骚扰已跃迁之电子回基态，造成波函数之振幅调制，使得原先的能阶因光强而”分裂”(AC stark effect)。因此基本上，非线性光学效应造成了能阶的改变。另一方面，当雷射光具有各种频率，而且各频率间彼此的关联是固定的(correlated, or, mode locked)，当同时与物质做交互作用时，可以使波函数处于混合状态(mixed state)，因此整个系统来说，可以看成物质(原子分子)结构似乎改变了。
量子控制为近几年新流行的名词，其实并未有很明确的定义。基本上，只要能控制微观之量子状态，都叫量子控制：如，分子、有机物生化反应的控制、原子波函数的控制、半导体表面载子光谱的控制、固态晶格动力学(picosecond-scale lattice dynamics)之研究、共振腔量子电动力学(cavity QED)之研究等。目前量子控制主要的进展，在于控制原子分子的微观状态，因此本篇文章将主要着重于原子分子之量子控制。

三、量子控制的发展历史
虽然量子控制相关实验近年来成为”科学” (Science),”自然”(Nature)等著名科学杂志上非常热门的话题，但实际上量子控制之想法起源甚早，在1984年，诺贝尔物理奖得主，也是非线性光学大师N. Bloembergen 即有此想法，但由于当时对雷射的控制技术并不成熟，因此当时并未获得人们重视。在1990年时Professor Rabit 提出了具体的量子控制的想法，并使用于碳氢键之汉弥敦量中；在1992年，Professor Rabit继续在Physical Review Letters期刊上提出学习控制(learning control)的想法，文章标题为：”教导雷射来控制分子”(Teaching lasers to control molecule)。在这篇文章中指出，人们可藉由观察光与分子交互作用所产生的讯号(如荧光、解离量等等)，迅速分析此讯号(guided by time-dependent Schordinger equation)，与人们所要的目标状态(target state)做比较，便可以回授给雷射，”告诉”雷射如何改变其参数来让分子达到我们想要的状态。这样的控制方法，被称为”学习控制”(learning control)。在量子控制实验的进展上， 1992年，E. D. Potter 等人，发现碘原子与氙(Xe)原子化合成XeI分子的反应，可经由脉冲延迟(相对于帮浦脉冲)而达到控制中间态过程的目的。在1995年，L. Zhu等人则发现，对于雷射相位的改变，HI分子有不同的电子游离阈值(ionization threshold)。在1996年，A. Shnitman等人，甚至可以利用连续波雷射(CW laser)控制钠分子不同之解离态。其方法是，利用另一不同频率的光去”干扰”钠双光子跃迁之波函。这个实验，甚至不需要二道雷射光有相干性(coherent)。到了1997年以后，由于雷射控制技术的长足进展，分子之量子控制实验越来越成熟，如，C. J. Bardeen等人于1997年成功最佳化染料之荧光讯号，证实学习控制的观念是可行的。1998年A. Assion等人利用可电压调整折射率之空间分布之液晶(liquid crystal spatial light modulator，SLM) 来”整型”脉冲，并利用计算机从事前述之学习控制，成功地证实了可利用脉冲整型控制化学变化的过程与产物。在2000年，J. Kunde 等人展示了利用脉冲整型及回授控制，可以控制半导体之非线性特性。在2001年的”科学”杂志中，量子控制分子已可做到十分精致，S. M. Hurley and

A. W. Castleman Jr.首度证实量子控制实验，不但可选择要切断何种键结，也可选择要形成何种键结！(bonds are not only selectively broken but also selectively formed)人类愈来愈接近造物主所做的事！

四、未来量子控制的可能发展
毋庸置疑的，未来量子控制的技术将朝更精致的物质波包控制来发展，尤其是原子的控制。在控制的方法上，将由学习控制转变为回授控制。学习控制在于是否达成我们所要的产物；回授控制则希望永久保持于某个我们所要的状态(state)。这个状态甚至不需要是固有的状态(eigen state)。1998年，T. C. Weinacht等人曾成功的利用量子控制的方法，探测铯原子在电子处于接近连续之高能阶下(Rydberg state)之波函数形状。这证实了人们可藉由实验把”波函数”描绘出来。在1998年，D. 图二：利用短而且高能量之脉冲雷射，造成能阶之增宽与分裂(AC stark effect)，并藉由脉冲整型控制化学反应及产物。图D之红色球为氧原子；绿色球为碳原子；蓝色球为氢原子。(Science 292, 709 (2001))

http://www.hktwo.com/jsmr/new5.htm

魔戒解密

看來陳先生對其"魔戒"的表現是很有信心，而且好像找到了有力的技術理論支援。對此陳先生作了詳盡的介紹：

    "經過長時間的測試研究發現，一套音響使用不同線z材進行連接時，儘管其電聲指標沒有發生任何變化（現有手段測試），但其聲音再現卻發生了明顯變化。這說明音頻信號在傳輸再現的過程中還受到其他因素的影響，研究結果表明這些因素是一種甚高頻電磁波。這裏所說的甚高頻，不是音頻指標中的甚高頻（15k-20k），而是達到微波段的射頻電磁波。這樣一來現有電聲界多年來一直無法解釋的電聲指標與聽感結果的很多跡團，以及發燒友的許多做法，都可以從'甚高頻'概念中等到答案。如線材結構、介質材料、高速率電子器件、無感電容、無感電阻、鐵弗龍線路板、真空絕緣等等，都與微波波導效應有關。"

"'魔戒'的主體是一個已獲得發明專利的無感線圈。要整合和控制甚高頻電磁波，需要有一種對甚高頻電磁波具有極低感應內陰的器件。為此奧寶設計製造出這樣的無感線圈，從而實現整合和控制甚高頻電磁波，甚至作相位調整。當然，要對甚高頻電磁波具有特定吸收和轉換功能的特種材料方能有明顯的效果。"魔戒"就是利用了這些理論和技術研製的產品，能有效的整合和控制甚高頻電磁波，提高電源能量和潔淨度，令視聽系統的視聽再現得以極大地提高。"

图三：脉冲雷射之二个参数重复率(repetition rate，)及偏频频率(offset frequency，)对铷原子双光子跃迁率gf之影响。由此可见，适当的雷射光条件可改变原子的跃迁条件，甚至从不会跃迁到很强的跃迁。Phys. Rev. A 63, 011402 (2001)

Meshulach等人则成功地证实，经由波函数的破坏性干涉，可以使即使原本存在的铯原子电子能阶，无法有跃迁产生。2001年，T. H. Yoon等人由理论上证明，人们无须对脉冲整型，只要适当的调整脉冲的相位及每单位时间与物质做交互作用的次数(重复率)，亦可以对波函数当干涉做控制。

五、量子控制铯原子与脉冲雷射相位控制
如前所述，更精致的物质波包控制，希望把波函数永远控制在我们需要的状态上，例如，使用频率间隔、频率间之相位固定之所谓光梳子雷射 (comb laser)，与经由雷射冷却之铯原子做交互作用，适当的调整雷射之参数使铯原子某双光子跃迁有最大之跃迁机率，即，令波函数有加强性量子干涉，并经由回授控制的方法，控制雷射系统之绝对频率，亦即同时控制了状态明确、稳定的光子。实现这个想法的重要性如下：
(A) 应用价值：
一但光子的状态明确且稳定，其应用便非常广泛、重要：在去年的Physical Review Letter 之一篇文章中，成功的将光梳子雷射频率锁在美国国家标准局之铯原子钟频率及碘稳频Nd:YAG 雷射上，示范了这世纪制造出”光钟”的可能性。但实验的难度，几乎没什么国家可重复，因此光梳子雷射的重要性难以推广。如今，若光梳子雷射之每个模之绝对频率可以锁在量子控制下之铯原子双光子跃迁之频率上，将是本世纪手提式光钟的滥觞。
图五： 目前最新发展的超宽频脉冲雷射，大大增加了量子控制的精致性。图中为此种锁模脉冲雷射经过三棱镜所分出的各种颜色的光，想象一支雷射可以制造出接近彩虹的光。照片摄自美国国家标准实验室，JILA, Ye/Hall Group.

1. 当光子的相位是稳定的，则在时间轴上，二台超短脉冲雷射是可以做稳定干涉的。例如当加强性干涉发生时，最大光强度(peak power)会成为原来的四倍强，将是目前研究超高谐波非线性光学(high harmonic nonlinear optics)的利器。甚至五、六台此种雷射若造成稳定之加强性干涉，则其最大光强度足以高到在瞬间激发金属表面成为电浆态，可作为各种电浆研究及应用之用(如桌上型x-ray)。
2. 藉由二所述之稳定干涉方法可达到10-18秒之超短脉冲(atto-second)。而此种方法所造成之超短脉冲，比起之前用hollow waveguide tube之非线性特性(4-wave mixing)而产生高谐波的方法，有更好之同调性(coherent)。因此亦有更广泛的用途。
3.    量子控制而造成之相位可控制之超短脉冲雷射可应用于产生高同调之THz光源。而我们知，THz光源是目前国防、通讯及光谱学很重要的光源。
4.    子通讯(quantum communication)，首重光之传送与接收间量子状态之明确。而在 feedback control 之量子控制下之原子波函数，正可应用于量子通讯中，光之量子状态的产生及检验。
5.    量子控制为以光学方法研发量子计算机的基本　　技术。亦为培养台湾下一代诺贝尔奖得主所必备的技术。
(B) 学术上的贡献：
1.  原子波包之明确、稳定是理论物理学家所喜欢的。我们若想藉由实验了解光与物质之交互作用，并且理论可计算，则原子之状态必须随时保持不变才行，也因此需要有feedback control式之控制。因此我们可说，藉此方法量子控制原子，是研究原子波函数及研究原子与光交互作用的新技术。
2.    原子波函数客观且灵敏，非常适合用以回授控制雷射。因此对feedback control而言，在整个回授系统中，不但原子的状态明确，光子的状态也将明确且稳定。这样的光子非常适于应用到其它高精密的量子光学实验。因此我们可说，量子控制光子，亦是未来研究量子光学的利器。
目前除了美国国家标准局正以铷原子从事此类实验外，世界上尚无其它此种方式之”量子控制”在进行。我们在目前提的计划中将选用铯原子，好处是：
1.    之前已有二个研究群探讨锁模超短脉冲雷射与铯原子之交互作用，因此藉脉冲雷射观察铯原子双光子跃迁是没有问题的。
2.    目前时间标准定义在铯原子的基态超精细跃迁上，因此，当进行量子控制时，对于光子状态的定义，将会更明确，有利于未来量子计算机的研究。所以此实验的结果，在计量工程上亦同时会有重要贡献。

六、结语
量子光学，一直是科学中迷人的一部份。二十世纪是个”玩光子”的世纪，二十一世纪的人们，或许会发现这将是一个”玩波函数”的世纪。

参考数据：
[1] Robert W. Boyd, “Nonlinear Optics”, Academic Press, New York, chapter 5 (1992).
[2] J. L. Herek, W. Wohllwvwn, R. J. Cogdell, D. Zeidler and M. Motzkus: Nature 30, 533 (2000).
[3] R. J. Levis, G. M. Menkir, and H. Rabitz, “Selective bond dissociation and    rearrangement with optimally tailored, strong-field laser pulses”, Science 292, 709 (2001).
[4] S. M. Hurley and A. W. Castleman Jr., “Keeping reactions under quantum control”, Science 292, 648 (2001).
[5] T. Brixner, N. H. Damrauer, P. Niklaus, et al. “Photoselective adaptive femtosecond quantum control in the liquid phase”, Nature 414, 57 (2001).
[6] H. Rabitz, R. de Vivie-Riedle, M. Motzkus, and K. Kompa, “Whither the future of controlling quantum phenomena?”, Science 288, 824 (2000).
[7] A. Assion, T. Baumert, M. Bergt, T. Brixner, B. Kielfer, V. Seyfried, M. Strehle, and G. Gerber, “ Control of chemical reactions by feedback- optimized  phase-shaped femtosecond laser pulses”, Science 282, 919 (1998).
[8] R. Zare, “Laser control of chemical reactions”, Science 279, 1875 (1998).
[9] L. Zhu, V. Kleiman, X. Li, S. P. Lu, K. Trentelman, and R. J. Gordon, “Coherent laser control of the product distribution obtained in the photoexcitation of HI”, Science 270, 77 (1995).
[10] E. D. Potter, J. L. Herek, S. Pedersen, Q. Liu, and A. H. Zewail, “Femtosecond laser control of a chemical reaction”, Nature 355, 66 (1992).
[11] W. S. Warren, H. Rabitz, and M. Dahleh “Coherent control of quantum dynamics: The dream is alive”, Science 259, 1581 (1993).
[12] R. S. Judson, “ Teaching lasers to control molecules”, Phys. Rev. Lett. 68, 1500 (1992).
[13] R. Bartels, S. Backus, E. Zeek , et al. “Shaped-pulse optimization of coherent emission of high-harmonic soft X-rays”, Nature 406, 164 (2000).
[14] W. P. Schleich, “Quantum control: Sculpting a wavepacket”, Nature 397, 207 (1999).

对啊，我真是看不懂，我对ＪＳＭＲ的理论一点都不明白，都是些好新的物理名词．你也不懂的是吧．是不是说新名词就是高科技？？

不过你和我有个共同点：鄙视一切假冒伪劣的人和事物！
请注意你的＂咬＂字，口齿要清楚．

[15] T. C. Weinacht, J. Ahn, P. H. Bucksbaum, “Controlling the shape of a quantum wavefunction”, Nature 397, 233 (1999).
[16] D. Meshulach and Y. Silberberg,  “Coherent quantum control of two-photon transitions by a femtosecond laser pulse”, Nature 396, 239 (1998).
[17] C. Rose-Petruck, R. Jimenez, T. Guo, A. Cavalleri, C W. Siders, F. Raksi, J. A. Squier, B. C. Walker, K. R. Wilson and C. P. J. Barty, “Picosecond -milliangstrom lattice dynamics measured by ultrafast x-ray diffraction”, Nature 398, 310 (1999).
[18] M.O. Scully and S.Y. Zhu,“Quantum optics - Quantum control of the  inevitable”, Science 281, 1973 (1998).
[19] T. H. Yoon, A. Marian, J. L. Hall, and J. Ye, “Phase-coherent multi-level two-photon transitions in cold Rb atoms: Ultrahigh resolution spectroscopy via frequency stabilized femtosecond laser”, Phys. Rev. A 63, 011402 (2001).
　
作者简介
郑王曜，国立清华大学物理博士，现任职国立东华大学物理系助理教授。研究专长：原子分子物理、光电物理、非线性光学、量子光学。
Email:wycheng@mail.ndhu.edu.tw

leslie 在 2005-5-17 13:04:30 发表的内容 对啊，我真是看不懂，我对ＪＳＭＲ的理论一点都不明白，都是些好新的物理名词．你也不懂的是吧．是不是说新名词就是高科技？？ 不过你和我有个共同点：鄙视一切假冒伪劣的人和事物！ 请注意你的咬字，口齿要清楚．

不理他好了,让他自生自灭!

一.前言:
核磁共振光谱学(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy , NMR)，是基于在4-600MHz之无线电波区的电磁辐射吸收下所量测的。若与紫外光、可见光及红外线吸收相比的话，NMR是涉及原子核吸收的过程。因为对某些原子核而言，具有自旋和磁矩的性质。因此，若暴露于强磁场中原子核会吸收电磁辐射，这是由磁场诱导而发生能阶分裂的结果。科学家并发现，分子环境会影响在磁场中原子核的无线电波的吸收，利用这种特性来分析分子的结构。NMR是决定有机化合物结构的重要工具之一，可从很微量化合物中决定此分子结构。通常要明确鉴定某未知化合物，两种以上的光谱分析是必须的。例: 结合IR、Mass 、NMR 光谱图 以鉴定某复杂分子。

二. NMR原理(以 proton NMR 为例 )：
1)凡具奇数原子数或质量的原子核皆会有核自旋(nuclear spin)，才会被NMR spectrometer 所观察到。例:一质子(proton)，它的原子数等于1 ，其自旋量子数(spin quantum number ) I  不为零，其行为就如一微小磁铁般，本身具有磁场(magnetic field) H。(如图a)

▲图a.一旋转质子能自我产生一磁场,称之为磁矩。相当于一条小磁铁能自我建立一磁场。


2)当小磁铁(bar magnet)，置于一大磁场中(H0)，它本身的磁力线可能是顺着大磁场的磁力线方向，也有可能是逆着磁力线方向。前者是处于能阶较低(Lower energy state)的质子，其自旋磁力线的方向顺着大磁场的磁力线方向，称之为α- spin。反之，称为β-spin。(如图b、图c)
  ▲图 b An external magnetic field (H0) applies a force to a small bar magnet to align it with the external field .the arrangement of the bar magnet aligned with the field is lower in energy than the arrangement aligned against the field(当小磁铁置于一大磁铁下，造成小磁铁会有两种旋转方向，一种使小磁铁磁力线的方向与大磁铁的磁力线方向一致，是处于低能阶状态，即顺磁 ;而另一种小磁铁磁力线的方向与大磁铁磁力线方向相反，是处于高能阶状态，即逆磁。)

▲图c


3)当在外加的大磁场下，样品内的每个 spin 都有可能处于α- spin或-β-spin 。但以能量稳定来说，处于α- spin能阶的质子数目会来的比β- spin多。(如图d)

▲图d
4)α- spin能阶与β- spin能阶间能量差异 ΔΕ＝γh H0／2π，而
ΔΕ＝h ν ……….共振所需吸收能量，综合此两式可得到一式
ν＝γH0／2π……..此为NMR 所必须侦测的频率，单位: Hz，且适于没有被电子云所遮蔽的公式。(如图e)

▲图e :何谓共振: 当处于α- spin state 的质子,受到一适当的磁场与电磁波,吸收了足够的能量,而从α- state 跃迁到β-state,称之 。

5)之前提及的是，未受电子云遮蔽的质子(naked proton)在磁场下的共振，但在复杂的化合物中，真实的质子是处在电子云的保护下，故如果要共振，需要吸收较高的能量。分子中，电子总是扮演着卫星的角色围绕着原子核，若此分子外加一大磁场，这些外围的电子云相当是线圈，会自然产生出一磁场(induced magnetic field)来对抗大磁场，所以原子核真正所感受到的磁场则大幅降低，称之为遮蔽效应(shielding effect)。且公式
应修正成ν＝γH0／2π ( 1－σ )
             σ  ＝ shielding constant
    ΔΕ ＝ energy difference betweenα and β states
             h  ＝ Plack’ s  constant ,6.62608×10-34 J-Sec
            H0   ＝ strength of the external magnetic field ，
unit : gauss
γ ＝  gyomagnetic  ratio  是一常数，但视所要探讨的原子核而定。例 26753  (sec-gauss)-1 for a proton 
   例 ：           此化合物含有两种类型的质子(proton)
碳上的氢 : more shielded，absorb at a higher field

氧上的氢 : less shielded，absorb at a lower field    
                                 (因为氧本身电负度高，具拉电子效应，使得其上氢外围的电子密度低，故若要吸收能量，使其共振所需的能量来的比碳上的氢来的少。即比碳上的氢较不受到电子遮蔽效应)
结论 :处于不同化学环境下的氢(proton)，会有不同的吸收能量值(in resonance)，即会有不同的化学位移(chemical shift)。(如图f.图g)

▲    图f

▲图g

6)化学位移：
           chemical shift ( ppm )：shift downfield from TMS (Hz)          
                            total spectrometer frequency (MHz)
      通常要分析的化合物会加入微量的TMS，因为TMS上的氢外围电子密度高，要在高磁场下才会吸收能量而共振，故定义其吸收值为零。单位：ppm , 即百万分之一 (如图h)

▲图 h
7)NMR  Spectrometer diagram：






参考书籍:
a)L.G.Wade,Jr. Organic chemistry ,4 th ed .Prentice -Hall International , Inc.

b)Robert M. Silverstein ,Francis X ., Webster. Spectrometric Identification of OrganicCompounds,6th ed .John Wiley ＆ Son, Inc .
c) Douglas A . Skoog , F. James Holler Timothy A . Nieman  . Principles of Instrumental Analysis ,4 th ed .Harcourt Brace Publishi

2004年度国家自然科学奖



半导体纳米结构物理性质的理论研究
   由中国科学院半导体研究所夏建白等完成

该成果属信息科学学科。
1．首次提出了介观系统的一维量子波导理论，发展了二维量子波导理论。提出了一维介观系统中传导波函数的两个基本方程。它对于任意复杂的一维介观系统给出了一个非常直观、简单的物理了解以及解析的结果。发表后国际上开始了大量用这方程研究量子波导网络的工作。SCI他引71次。
2．首先研究了三维空间阵列排列量子点的光学性质，以及激子、Stark、磁场效应对发光特性的影响，这项研究得到了国内外同行的广泛关注。英国剑桥大学Yoffe教授在综述性文章中直接引用这项工作达4页。这项工作并被收录到专著"Quantum Dot Heterostructures"中。SCI他引20次。
3．首先预见了量子点对垂直入射光具有良好的吸收特性，促进了垂直入射量子点红外探测器的广泛研究。SCI他引18次。
4．首次从理论上研究了量子点－量子阱结构中的激子态，发现了量子限制效应会产生电子－空穴的空间分离，I型激子到II型激子的转变，以及它们导致的光学性质的显著变化，研究结果得到国际同行的重视。SCI他引17次。
5．首次发现InAs/GaAs自组织量子点和V形量子线中Stark红移对电场不同取向呈现非对称的特性，理论预言被实验证实。促进了半导体量子点电光性质研究。SCI他引27次。
6．首先提出用经验赝势同质结模型研究多孔硅中量子线和量子孔的发光机制，发现量子限制效应导致了体X态和Gama态的混合，产生了光跃迁。结论被国际上接受。SCI他引14次。
7．专著《半导体超晶格物理》全面系统地总结了至1994年国际、国内在半导体超晶格物理的研究方面所取得的成就，介绍了超晶格物理的概念、原理和理论方法，又介绍了实验和器件方面的应用。本书以大量原始论文，特别是作者所在研究组工作为基础，介绍一些基本方法，同时也指出了当时存在的一些学术争论及今后的研究方向。SCI他引18次。
此外还在半导体纳米结构物理性质研究方面做了大量工作，共发表论文73篇，其中Phys. Rev. B 27篇，Appl. Phys. Lett. 1篇，J. Appl. Phys. 12篇，J. Phys. C 8篇。共被他人引用429次，其中前7项代表性工作被SCI他引180次以上。这些工作是对半导体电子态理论的发展，对于研制新一代纳米器件将起重要指导作用。



夏建白
研究员,中国科学院院士。1939年7月生，1956年9月至1962年9月就读于北京大学物理系理论物理专业,1962年9月至1965年9月在北京大学物理系读研究生,师从世界著名物理学家黄昆教授。他是中国科学院物理学家。主要研究领域为半导体和半导体超晶格、微结构理论,在该领域创造性地提出了一系列的理论,其中包括：1、国际上首先提出了量子球空穴态的张量模型,得到了正确的光跃迁选择定则；2、国际上首次提出了介观系统的一维量子波导理论，得到了一维介观系统中波函数的两个基本方程，类似于电路的克希霍夫定律；3、国际上首先提出了（11N）衬底超晶格的有效质量理论；4、国际上首先从理论上研究了空穴共振隧穿现象，发现了在隧穿过程中轻、重空穴互相转化的结果；5、国际上首次提出了计算超晶格电子结构的有限平面波展开方法,利用赝势理论研究了长周期超晶格的电子结构，解决了平面波方法不能用于计算大元胞晶体电子态的困难。解决了GaAs/AlAs短周期超晶格的Gama-X能级交叉问题，澄清了理论与实验的矛盾。6、著有“半导体超晶格物理”（与朱邦芬合著）和“现代半导体物理学”两本专著。他共发表论文75篇，其中第一作者47篇，SCI收录57篇，SCI引用（他引）共426篇。他获得了1989年中国科学院自然科学一等奖：“超晶格电子态理论”(研究者：夏建白，黄昆，朱邦芬，汤蕙)。1993年国家自然科学二等奖：“半导体超晶格的电子态和声子模理论”(研究者：黄昆，朱邦芬，夏建白)。1998年中国科学院自然科学奖一等奖：“半导体微结构的电子态和有关的物理性质”（研究者：夏建白）。他和朱邦芬合著的“半导体超晶格物理”一书获得1998年“第八届全国优秀科技图书一等奖”和“第三届国家图书奖提名奖”。

看来夏老师是这个量子波导的国内专家了