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Coherent Discriminatory Modal Manipulation of Acoustic Phonons at the Nanoscale
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2018-01-09 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04662 Shang-Jie Yu 1 , Min Ouyang 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2018-01-09 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04662 Shang-Jie Yu 1 , Min Ouyang 1
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Understanding and controlling the phononic characteristics in solids is crucial to elucidate many physical phenomena and develop new phononic devices with optimal performance. Although substantial progress on the spatial control of phonons by material design has been achieved, the manipulation of phonons in the time domain has been less studied but can elucidate in-depth insight into various phonon-coupling processes. In this work, we explore different time-domain pump-control(s)-probe phonon manipulation schemes in both simulations and experiments with good consistency. In particular, we use an Au–Ag core–shell nanoparticle with a manifestation of multiple phonon vibrational modes as a model system for multimodal-phonon manipulation, and we demonstrate that the simple addition of a femtosecond optical control pulse to an all-optical pump–probe phonon measurement can enhance or suppress the fundamental breathing phonon mode of nanoparticles depending on the time separation between the pump and the control pulses. A more advanced control of the higher-order phonon modes and their interplay has also been achieved using two sequential and independently tunable optical control pulses, which enables the discriminatory modal manipulation of phonons for the first time. This work represents a significant step toward a deep understanding of the phonon-mediated physical and chemical processes and a development of new nanoscale materials with desirable functionalities and properties.
中文翻译：
声子在纳米尺度上的相干歧视模态操纵。
了解和控制固体中的声子特性对于阐明许多物理现象和开发具有最佳性能的新声子设备至关重要。尽管通过材料设计在声子的空间控制方面已取得实质性进展，但在时域中对声子的操纵却研究较少，但可以阐明对各种声子耦合过程的深入了解。在这项工作中，我们在仿真和实验中都以良好的一致性探索了不同的时域泵浦控制-探针声子操纵方案。特别是，我们使用具有多种声子振动模态的Au-Ag核壳纳米颗粒作为多峰声子操纵的模型系统，我们证明了，将飞秒光学控制脉冲简单地添加到全光学泵浦-探针声子测量中，可以增强或抑制纳米粒子的基本呼吸声子模式，具体取决于泵浦和控制脉冲之间的时间间隔。使用两个顺序且独立可调的光学控制脉冲，还可以实现对高阶声子模式及其相互作用的更高级控制，这使声子能够进行有区别的模态操纵。这项工作代表了迈向深入理解声子介导的物理和化学过程以及开发具有所需功能和特性的新型纳米级材料的重要一步。
更新日期：2018-01-09
中文翻译：
声子在纳米尺度上的相干歧视模态操纵。
了解和控制固体中的声子特性对于阐明许多物理现象和开发具有最佳性能的新声子设备至关重要。尽管通过材料设计在声子的空间控制方面已取得实质性进展，但在时域中对声子的操纵却研究较少，但可以阐明对各种声子耦合过程的深入了解。在这项工作中，我们在仿真和实验中都以良好的一致性探索了不同的时域泵浦控制-探针声子操纵方案。特别是，我们使用具有多种声子振动模态的Au-Ag核壳纳米颗粒作为多峰声子操纵的模型系统，我们证明了，将飞秒光学控制脉冲简单地添加到全光学泵浦-探针声子测量中，可以增强或抑制纳米粒子的基本呼吸声子模式，具体取决于泵浦和控制脉冲之间的时间间隔。使用两个顺序且独立可调的光学控制脉冲，还可以实现对高阶声子模式及其相互作用的更高级控制，这使声子能够进行有区别的模态操纵。这项工作代表了迈向深入理解声子介导的物理和化学过程以及开发具有所需功能和特性的新型纳米级材料的重要一步。
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