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kevinsmz新蟲 (初入文壇)
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哈爾濱工程大學(xué)青島校區(qū)-招收申請考核制博士生
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納米光學(xué)和超材料國際聯(lián)合研究中心招生簡介 一、 研究方向簡介 近年來，前沿物理學(xué)領(lǐng)域涌現(xiàn)了許多新的科學(xué)現(xiàn)象和物理機(jī)理，這些新發(fā)現(xiàn)有望為突破傳統(tǒng)工程技術(shù)的瓶頸提供指引。同時，材料科學(xué)的突破和創(chuàng)新設(shè)計為這些新理論提供了驗證平臺，為新物理現(xiàn)象的工程應(yīng)用提供了技術(shù)保障。因此，研究中心將以前沿物理為基礎(chǔ)，與材料科學(xué)、電子科學(xué)與技術(shù)、人工智能等多個領(lǐng)域進(jìn)行交叉研究，以期為工程問題提供另辟蹊徑的解決方案，并推動技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。 方向一：新型多尺度多參量超材料 目前，材料特性在幾乎所有技術(shù)中都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近兩年來，人們對材料科學(xué)的興趣迅速增加，其中一個顯著的例子是納米材料在光電子、光伏和光子學(xué)領(lǐng)域的需求激增。然而，這些納米材料在與光的相互作用過程中并不能進(jìn)行任意調(diào)控，因此需要構(gòu)建基于納米材料的新型光學(xué)和電子學(xué)超材料，以實現(xiàn)對光子和電子的同時控制，這也可以擴(kuò)展現(xiàn)代材料科學(xué)的視野。 本研究的重點(diǎn)將圍繞納米光學(xué)領(lǐng)域中的超表面和超材料的新范例開發(fā)，采用納米晶體超晶格和額外的納米結(jié)構(gòu)在不同的尺度上進(jìn)行設(shè)計： 在原子尺度上，優(yōu)化材料特性，最大限度地降低缺陷濃度并控制晶相，從而揭示用于光電、光伏和光子學(xué)的最高材料質(zhì)量。 在納米尺度上，提供從幾納米到幾百納米尺度的多物理設(shè)計和材料納米結(jié)構(gòu)，包括納米圖案化和與光學(xué)共振納米結(jié)構(gòu)的集成。在這個尺度上，電子和光子受到限制效應(yīng)，這將顯著改變整體電子和光學(xué)響應(yīng)，從而制作獨(dú)一無二的器件。 在大規(guī)模尺度上，大規(guī)模生產(chǎn)具有突出特性和擴(kuò)展功能的器件，例如光電探測器、LED和微/納米激光器。這將推動材料科學(xué)和光電子學(xué)的發(fā)展，為實現(xiàn)新型光電子學(xué)器件的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 方向二：基于新型時空超表面的電磁近遠(yuǎn)場精確調(diào)控。 隨著5G時代的到來以及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的快速興起，大量的電子設(shè)備和系統(tǒng)用于生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、移動通信等領(lǐng)域，海量的設(shè)備對不同形式的能源需求急劇增加。針對這種情況，最理想的解決方案是富集環(huán)境能量并進(jìn)行高效分配和傳輸。這對于不同頻段的電磁場調(diào)控提出了嚴(yán)峻要求。隨著無線能量傳輸和電磁能量富集技術(shù)在各領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，新的問題也隨之暴露出來。其中，如何對空間中獨(dú)立的多個接收器同時進(jìn)行無線供能，且允許它們的空間位置與接收角度具有靈活性，以及如何確保在不同頻段下工作的能量傳輸系統(tǒng)在提供高效率的同時也能保證其電磁安全性能等問題，都需要得到解決。對于具有不同極化、不同入射角度和不同頻譜的電磁波能量，如何實現(xiàn)高效接收也是一個難題。 目前，這些問題的主要原因在于當(dāng)前對于電磁近場和遠(yuǎn)場的調(diào)控不足，無法按需調(diào)控電磁場的遠(yuǎn)場輻射特性與近場分布特性，從而難以兼顧能量調(diào)控的高效性與穩(wěn)定性。因此，如何自由調(diào)控電磁近場分布、場強(qiáng)、相位、極化等特性，從而搭建高效而穩(wěn)定的電磁能量調(diào)控系統(tǒng)，已成為一項具有重要應(yīng)用價值的研究熱點(diǎn)。 本研究將聚焦多模諧振器新穎電磁模式的調(diào)控機(jī)理，例如利用連續(xù)體中的束縛態(tài)（Bound states in the continuum, BIC）、特殊點(diǎn)（Exceptional Point）、零極子（Anapole）等新物理思想。通過研究關(guān)鍵參數(shù)對于不同電磁模式的影響，研究新材料的電磁響應(yīng)特性，在超表面中引入時間調(diào)控因子，設(shè)計基于新型超表面的能量調(diào)控器件,并以此構(gòu)建新型電磁能量調(diào)控系統(tǒng)，開展實驗驗證該方法的有效性。 方向三：多物理場高品質(zhì)因數(shù)諧振理論及設(shè)計 本研究旨在開發(fā)高品質(zhì)因數(shù)全電介質(zhì)和復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，并探究它們在非線性納米光子學(xué)、極化子學(xué)和生物傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。具體而言，我們將使用連續(xù)體束縛態(tài)(BIC)的方法改善諧振器特性，并分析它們在各種應(yīng)用中的有效性。 首先，開發(fā)基于高折射率材料（如Si、GaAs、GaP）的高品質(zhì)因數(shù)諧振器，以用于可見光和近紅外范圍內(nèi)的應(yīng)用。為此，考慮幾種與平面技術(shù)兼容的微諧振器設(shè)計，并通過標(biāo)準(zhǔn)光刻方法進(jìn)行制造。此外，提出針對非線性產(chǎn)生和激子與光學(xué)模式強(qiáng)耦合的微諧振器設(shè)計。 其次，探索用于生物物體光學(xué)檢測的新方法。近年來，連續(xù)體中束縛態(tài)的具有高品質(zhì)因數(shù)共振的超表面在納米光子學(xué)中得到廣泛研究，并且已經(jīng)顯示出它們的有效性用于增強(qiáng)光與物質(zhì)的相互作用和非線性光學(xué)效應(yīng)。我們將考慮三種類型的傳感器：(i) 檢測可見光和近紅外范圍內(nèi)折射率變化的傳感器； (ii) 基于測量目標(biāo)分析物在中紅外范圍的特征吸收光譜的傳感器； (iii) 基于圓二色性和在手性分子存在下退化高 Q 共振分裂的測量的手性分子傳感器。為了實現(xiàn)這些傳感器的最佳設(shè)計和對生物物體光譜的解釋，我們將廣泛使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和人工智能手段。 綜上，本研究的重點(diǎn)是開發(fā)高品質(zhì)因數(shù)全電介質(zhì)和復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，并研究它們在非線性納米光子學(xué)、極化子學(xué)和生物傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用。研究方向?qū)⒑w諧振器的設(shè)計和制造，以及用于生物物體光學(xué)檢測的新方法。 二、 研究中心情況介紹 納米光學(xué)和超材料國際聯(lián)合研究中心面向國際學(xué)術(shù)前沿，依托高水平國際學(xué)術(shù)合作和人才引進(jìn)，立足物理學(xué)科，瞄準(zhǔn)材料科學(xué)、信息技術(shù)、生物醫(yī)療等領(lǐng)域開展前沿交叉基礎(chǔ)研究。 研究中心主要進(jìn)行三大平臺的建設(shè)：依托海外引進(jìn)的知名專家組成的國際創(chuàng)新團(tuán)隊，打造科研育人平臺；依托學(xué)校雙一流建設(shè)和其他財政資助建設(shè)若干頂尖的實驗室，打造國際共享實驗平臺；依托中心豐富的海內(nèi)外人脈資源，聯(lián)合國際學(xué)術(shù)大師，打造具有影響力的國際學(xué)術(shù)交流平臺。 中心積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略需求，圍繞無線電物理、納米光學(xué)、凝聚態(tài)物理、先進(jìn)材料等領(lǐng)域開展科學(xué)研究和人才聯(lián)合培養(yǎng)。中心從跨學(xué)科研究的角度在基礎(chǔ)制備、微納加工和新型材料研發(fā)等方面建立必要的理論系統(tǒng)，實現(xiàn)對新能源及智能制造等領(lǐng)域各類器件的精細(xì)光調(diào)控；整合前沿納米光子學(xué)概念和先進(jìn)超材料制造技術(shù)，為下一代量子通信、傳感、綠色能源等領(lǐng)域提供重大基礎(chǔ)創(chuàng)新成果。硬件條件建設(shè)方面，研究中心建設(shè)超凈間、微納加工實驗室、分析表征測試實驗室、微波太赫茲實驗室、超快光學(xué)實驗室，旨在建設(shè)具有國際水準(zhǔn)的集材料加工、光譜表征、器件制備為一體的綜合研究平臺。 三、 中心人員情況簡介 宋明肇，1989年出生，2021年入職哈爾濱工程大學(xué)并入選國家級人才計劃，2022年任哈工程青島校區(qū)副主任、博士生導(dǎo)師。研究領(lǐng)域為超材料與超表面、電磁能量調(diào)控、多物理場傳感。在Nature Electronics, PRL等頂級期刊發(fā)表文章50余篇。 謝爾蓋·馬卡洛夫，1988年出生，研究領(lǐng)域包括納米光子學(xué)、鈣鈦礦、納米科學(xué)、納米激光器、激光-物質(zhì)相互作用、納米尺度的超快和非線性現(xiàn)象。在Nature Communications, Nano Letters等頂級期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇。 安德烈·博格丹諾夫，1986年出生，研究領(lǐng)域包括連續(xù)體中的束縛態(tài)、表面波、等離子體、光子學(xué)、超材料、超表面、微腔、半導(dǎo)體物理等。在Science, PRL等頂級刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇。 名額有限，有意者請發(fā)送簡歷至heu-qd@hrbeu.edu.cn |
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