为迎接我校110周年校庆，营造浓厚科研氛围，促进校内院内学术交流合作，激发同学们科研兴趣，物理与电子学院决定将“格物”学术午餐会升级为“格物青年论坛”，计划每两周邀请校内青年学者做一次学术报告。2021年10月15日下午，“格物青年论坛”在A311会议室举行了首场学术交流活动，黄河学者刘仁明博士做了题为“等离激元-单激子强耦合作用量子调控”的学术报告。校内专家学者、相关专业研究生近40人参加了报告会，国家级青年人才项目入选者陈珂教授应邀主持报告会。
刘仁明博士在报告中深入阐述了特定电磁环境中等离激元-激子强耦合作用量子调控、等离激元-激子强耦合作用的相对性和多样性等科学问题。他首先指出，等离激元由于其具有超小的模式体积、宽阔的调谐带宽、超快的响应速度以及室温操控等优良特性，有望在实现光-物质室温强耦合作用及室温量子器件的开发、应用等方面获得新突破。然而由于其所固有的巨大损耗，使基于其实现单辐射子室温强耦合作用变得十分困难。为实现这一目标，过去20年间人们设计、制备了各种各样的等离激元纳米结构。2016年剑桥大学J. J. Baumberg教授研究团队在《自然》杂志首次报道了等离激元与平均2.5个分子激子的室温强耦合作用。2017年中山大学王雪华教授、刘仁明研究员团队基于单个金属纳米谐振腔进一步将参与强耦合作用的平均激子数降至1.38个。随后，Matthew Pelton研究团队（Nat. Commun. 9, 4012 (2018)和Kyoung-Duck Park研究团队（Sci. Adv. 5,5931 (2019)）分别基于不同纳米结构实现了等离激元与单个量子点的室温强耦合作用。尽管人们在单辐射子水平上展示了光-物质强耦合作用，但其成功率不到1%，如何大幅提高其成功率，则在很大程度上决定着此类系统的实际应用前景。
接下来，刘仁明详细介绍了其近几年的研究成果。他与中山大学王雪华教授、李威博士合作，通过制备光学介质微腔设计特定电磁环境，实现了等离激元共振损耗的高效抑制以及与辐射子衰减线宽的匹配，大幅降低了耦合系统量子奇异点的临界耦合能和系统损耗，进而大大降低了实现等离激元-单激子强耦合作用的难度，将等离激元-单激子室温强耦合作用成功率大幅提高至70%以上。该工作为实现单辐射子室温强耦合作用提供了全新的策略，也为后续基于该系统的量子光学器件预研提供了理想平台。另外，在实验研究的同时，他们注意到在当前研究中不同作者对于强耦合作用发生所采用的判据比较混乱，且通常将光谱劈裂直接等同为强耦合系统的真空Rabi劈裂，这种判据方法一直存在争议。为解决上述争议，刘仁明及合作者构建了平面波弱光驱动下等离激元-辐射子强耦合全量子理论模型，推导出了系统能级劈裂和光谱Rabi劈裂的简洁条件，从而明确了实现等离激元-辐射子强耦合作用的确切判据，详细划分了等离激元-辐射子耦合系统中光-物质相互作用的不同区域与边界，提出了“赝强耦合”概念，纠正了研究人员在等离激元-辐射子强耦合作用研究中将光谱劈裂直接等同于耦合系统真空Rabi劈裂的错误认知，回答了在常见等离激元-辐射子强耦合系统中，为什么很难从辐射子通道观测光谱Rabi劈裂的疑问。相关研究成果发表于Phys. Rev. Lett及Phys. Rev. B等物理学国际知名刊物。
刘仁明的学术研究聚焦国际前沿热点问题，报告内容详实，讲解条理清晰，充分展示物理学研究实验与理论紧密结合之美，激发了在场老师和同学们的浓厚兴趣，纷纷就感兴趣的问题与刘仁明进行了深入讨论，现场气氛热烈。学院力图将“格物青年论坛”打造成校内跨学科交流的品牌活动，论坛将为青年教师搭建学术交流研讨平台，促进物理学相关学科交叉融合发展，构筑青年人才成长的良好学术环境。
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