从原子到超原子的原子层次新机遇

为何超原子如此重要？从发展过程来体会,是因为终于可以把纷繁复杂的团簇结构以量子力学属性实现物理规律把握,从而为以团簇作为基元的物性表征与调控包括相关的制造和功能应用提供了基于原子层次的抓手. 因此可以认为,由团簇科技发展到超原子的物理学研究是必然的,所以,我们提出了超原子物理学的概念和范畴. 超原子作为归属于分子的多原子复杂系统,它的电子结构与原子有相近性,凸显了超原子系统中相互作用有深刻且丰富的物理内涵. 依托于原子物理学的巨大成就,将原子层次的科技能力结合到超原子研究上,将开辟新的领域方向,促进从结构出发的传统研究思路转变到以功能为核心的研究范式,从而带来新的发展机遇.     

集成原子光学:原子芯片

原子光学是当前研究得比较热的学科，由于原子激光冷却技术和纳米技术的成熟，原子光学朝着微型化和集成化的方向发展．文章主要介绍了当前集成原子光学的一个焦点——原子芯片及其最新实验进展：包括不同形式的原子导引方式，当前原子芯片的实验工作，原子芯片在玻色—爱因斯坦凝聚(BEC)研究中的应用，以及原子芯片在其他方面的应用前景．     

原子物质波的聚焦及其原子透镜

介绍了原子物质波的聚焦的基本原理，即原子透镜的工作原理，又对几种类型的原子透镜及其对原子物质波聚焦的优劣性进行了介绍，描述了原子透镜在原子光学中的应用。     

原子干涉仪和原子光学研究的最新进展

综述了近年来原子干涉仪和原子光学研究领域研究领域工作的最近进展。重点介绍了德布罗意原子物质波干涉仪的基本物理原理，原子的杨氏双缝干涉实验，利用受激拉曼跃迁的原子干涉仪和Ｒａｍｓｅｙ原子干涉仪。     

原子激光器与非线性原子光学：现代原子物理学的新进展

介绍了当前原子物理实验研究的两项最新突破：准连续全方位可调谐原子激射器（又称原子激射器）以及世界第一个非线性原子光学实验。前者在实现高亮度、高相干性原子激射器的研究方面迈出了极其重要的一步,后者则首次证明了物质波的多波混频效应,从而开辟了一个崭新的研究领域。     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科一“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展：包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。     

原子光刻

与光子和电子不间,原子的激发亚稳态具有方便操作的内能态结构,这使利用内能态的光学淬灭原理实现光刻技术成为现实.基于原子光学的中性原子束光刻技术是下一代光刻技术(the next generation lithography,NGL)的一种,它可分两种途径实现:激光驻波原子直沉积技术和亚稳态中性原子光刻技术.前者可以实现图案的纳米尺度特征、大面积平行沉积和高分辨率;后者结合有效的抗蚀剂,同样可以实现纳米图形制造,在基板上获得的尖锐边缘分辨率目前可达40 nm.两种途径的原理相差甚远,但最终获得的结果相似.     

原子漏斗及其应用

文章简单介绍了磁、光原子漏斗的基本原理,详细综述了各种原子漏斗方案及其实验结果.这些漏斗方案主要包括采用红失谐高斯光束、蓝失谐消逝波光场和空心光束串联而成的光学原子漏斗,采用载流导线的静磁原子漏斗以及采用磁光凝胶构成的磁光原子漏斗.文章最后还简单介绍了原子漏斗在原子光学领域中的潜在应用.     

激光汇聚Cr原子沉积的原子光学特性研究

利用激光汇聚原子沉积技术,实验上获得了一维Cr层光栅结构.经原子力显微镜测试,其周期常数为（212.8±0.2） nm,约等于激光驻波场波长的一半.根据半经典理论模型,采用Adams-Bashforth-Moulton算法进行数值求解,模拟了同等实验参数条件下的Cr原子运动轨迹,并对其原子光学特性进行分析.结果表明,模拟分析与实验结果符合得较好. 关键词： 原子光学 激光汇聚原子沉积 原子光学特性     

原子光刻

与光子和电子不同,原子的激发亚稳态具有方便操作的内能态结构,这使利用内能态的光学淬灭原理实现光刻技术成为现实.基于原子光学的中性原子束光刻技术是下一代光刻技术(the next generation lithography, NGL)的一种, 它可分两种途径实现：激光驻波原子直沉积技术和亚稳态中性原子光刻技术.前者可以实现图案的纳米尺度特征、大面积平行沉积和高分辨率;后者结合有效的抗蚀剂,同样可以实现纳米图形制造,在基板上获得的尖锐边缘分辨率目前可达40 nm.两种途径的原理相差甚远,但最终获得的结果相似.     

高频原子波导中冷原子的磁导引

建立了高频原子波导模型,分析了铷冷原子在该波导内与磁场的相互作用势。高频波导线圈输入电流,在线圈中心轴线区域的势阱深度为mK量级,在线圈的径向能对温度为100 K左右的冷原子实现囚禁。通过分析可知改变输入波导线圈的输入电流大小,可改变势场的大小。计算了进入高频原子波导的冷原子和波导磁场产生相互作用束缚力的大小。在波导轴线中心区域,原子受到的束缚力较大,最大为1.710－23 N,为原子所受重力的10倍。     

高频原子波导中冷原子的磁导引

建立了高频原子波导模型,分析了铷冷原子在该波导内与磁场的相互作用势。高频波导线圈输入电流,在线圈中心轴线区域的势阱深度为mK量级,在线圈的径向能对温度为100 K左右的冷原子实现囚禁。通过分析可知改变输入波导线圈的输入电流大小,可改变势场的大小。计算了进入高频原子波导的冷原子和波导磁场产生相互作用束缚力的大小。在波导轴线中心区域,原子受到的束缚力较大,最大为1.710－23 N,为原子所受重力的10倍。     

中性原子干涉实验

中性原子干涉实验干涉实验是古老的实验，最早的干涉是可见光干涉，演示了光的波动性。最早的物质粒子干涉是电子干涉。著名的电子双缝干涉演示了物质粒子的波动性，为量子力学建立奠定了基础。１９５９年Ａｈａｒｏｎｏｖ－Ｂｏｈｍ提出了ＡＢ效应的理论，１９６０年Ｃｈ...     

原子光学讲座第一讲几何与波动原子光学及其器件

文章首先简单介绍了冷原子操纵与控制的基本原理。然后，重点介绍了几何与波动原子光学及其器件的研究内容、潜在应用和最新进展，其中包括：原子束的反射和原子反射镜；原子束偏转（折射）、聚焦成像和原子透镜；原子衍射和原子光栅；原子干涉和原子干涉仪；原子全息学及其技术等。     

原子捕集—火焰原子吸收光谱法测定钯

本文系统地考察了原子捕集测定钯的条件及十余种常见阳离子的干扰情况。在本文所述条件下,用镀Al_2O_3石英管所获得的原子捕集灵敏度较常规原子吸收光谱法高26倍,用K_2Cr_2O_7溶液喷镀的石英管较常规法高208倍。     

让原子停下来

使用激光束和来自镜中的陷阱，Gerhard Rempe和同事捕获了单个原子并将之冷却到固定点上，基本上是让原子停下来了．     

集成原子光学及其原子芯片

随着原子激光冷却、囚禁与操控技术以及微米、纳米微电子制作技术的快速发展与不断完善,一个新兴的原子光学分支学科—“集成原子光学及其原子芯片”正在形成。本文重点介绍了集成原子光学及其原子芯片的集成方案、实验结果及其最新进展:包括表面微结构原子光学元器件、微磁结构集成原子光学、微光结构集成原子光学和微磁光结构集成原子光学及其原子芯片的设计方案与微制作技术及其最新实验结果。最后,简单总结了原子芯片的设计原则,讨论了芯片设计与研制中尚待解决的问题,并就集成原子光学的潜在应用及其未来发展作一简单展望。