“天地现代工学讲坛海外版TSE Lectures”伦敦国王学院Anatoly V. Zayats 教授讲座顺利结束

发布者:钟芳发布时间:2018-04-23

2018418日上午10点,“天地现代工学讲坛海外版 (TSE Lectures)”有幸邀请到英国伦敦国王学院物理系的Anatoly V. Zayats教授为我们带来了题为“Optical spin-Hall effects in nanophotonic technologies”的学术报告。许多同学都对此主题极有兴趣,积极参加了此次讲座,现场气氛十分热烈。报告由我院李涛教授主持,我院执行院长陆延青教授出席讲坛,并代表讲坛组委会向Zayats教授赠送了纪念品。  

1:陆延青教授代表讲坛组委会向Zayats教授赠送了纪念品 

报告开始,Zayats教授首先为我们简单介绍了伦敦国王学院的概况,以及他们在纳米光子学的主要研究方向,包括光子集成、等离子体激元,非线性和超快光学、传感以及量子光学等。报告进入正题,Zayats教授从电子自旋霍尔效应入手,通过类比引出了光子的自旋霍尔效应。这种效应可以通过光的自旋轨道耦合(Spin-orbit coupling)所产生,也就是光的自旋角动量(与电磁波的圆偏振相关)与光的轨道角动量(与能量流和传播方向相关联)之间的一种耦合效应。不同于电子,光子虽有自旋但却因其为中性粒子而无磁矩,因此无法用外加场的方法去改变其自旋轴的方向。但由于光子自旋轴的方向与传播方向一致,若改变光的传播方向那么将会改变光的自旋矢量在空间的指向,从而引入自旋轨道耦合。Zayats教授重点介绍了他们通过近场导模来产生光的自旋霍尔效应。具体而言,在能够支持波导模式的纳米结构附近,电场自旋围绕在垂直于波矢的轴线方向,导模所携带的这种横向自旋导致了自旋轨道耦合效应,其旋转方向完全由传播方向决定。这种类型模式中的自旋轨道耦合就会产生所谓的光子自旋霍尔效应。  

 2Zayats教授鼓楼校区讲座现场一

随后,Zayats教授进一步介绍了(Inverse photonic spin-Hall effect)。不同于光子自旋霍尔效应,入射光的偏振控制表面上等离激元激发的方向。光的逆自旋霍尔效应描述的是给定偏振的散射光的方向是由作用在散射体上的等离激元的方向确定。也就是说,表面等离子体的传播方向本身具有的不寻常的横向自旋会决定自旋光子的散射方向。Zayats教授指出,这种光的自旋霍尔效应在光信号的信息处理、偏振控制、传感以及量子光学过程方面都有潜在的应用。   

在讲座的最后,Zayats教授又谈到了与光子自旋相关的光学力和卡什米尔力(Casimir forces)。这是一种在平面表面附近旋转的粒子所受到的力,这种力的起源在于由真空中的粒子旋转引起的对称性破坏和偶极矩的热涨落。有趣的是,这种力的方向可以通过调整粒子表面距离来控制,从而可以被用作操纵纳米级物体的新机制。   

提问环节,在座师生就光的自旋霍尔效应的应用以及有趣的卡什米尔力与Zayats教授进行了深入的交流。随着主持人的结语,全场师生以最热烈的掌声感谢Zayats教授的精彩报告。   

   3Zayats教授鼓楼校区讲座现场二

当天晚上六点半, Zayats教授来到南京大学仙林校区,为本科生作了一场题为“Doing Research in the Lab and Beyond”的精彩讲座。

讲座中,Zayats教授主要针对听众当前所处的本科生高年级阶段,分享了自己长期从事科学前沿研究的感悟收获,解析了科研之路上需要的种种关键品质,鼓励有志于科研的同学们多问问题,问正确的问题。

Zayats教授援引了E.H.Synge的例子,他向大家展示了几封Synge和爱因斯坦的信件。从信件内容中我们可以清晰地看到,正是Synge敢于对哪怕看似很简单的事物提出质疑并进行思考,才使得他在短短数月后有了超分辨成像领域的巨大突破。这个例子对Zayats教授影响颇深,他也寄望在座的年轻人能够领会其中精神。教授还提及伦敦国王大学杰出校友、上帝粒子“希格斯波色子”之父、于2013年获得诺贝尔物理学奖的希格斯教授,他用希格斯教授本人的科学精神和信念阐释了问正确的问题的意义。

最后,Zayats教授就“如何提问”进行了深刻而生动的阐述,提出了三个层次的提问方式,即要学会:问导师,问同伴,问自己。真正去掌握提出问题、探讨问题的能力,这对自己科研之路意义非凡。

本次讲座提问环节中,现场同学在主持人朱嘉老师的带动下非常活跃,从个人对科研思路的困惑、英国科研模式、产研结合、博士生培养等多个角度与Zayats教授展开对话,教授知无不言、亲切交流,在座的同学们表示收获颇丰。

   4Zayats教授仙林校区讲座现场

附:Anatoly V. Zayats简介    

Anatoly V. Zayats教授是伦敦国王学院实验物理系主任,物理系光子学和纳米技术组负责人,领导着纳米光学和近场光谱学实验室。他还是伦敦先进光技术研究院的主任。他分别于1986年和1989年毕业并从莫斯科物理技术学院获得物理学博士学位。Zayats教授目前的研究兴趣包括纳米光子学,等离子体激元,超材料,扫描探针显微镜,非线性和超快光学和光谱学以及表面,薄膜,半导体和低维结构的光学性质。他在同行评审的期刊上发表了300多篇文章,发表了300多篇会议论文,并拥有10项专利。他是皇家学会欧胜研究优秀奖的获得者,也是物理研究所,美国光学学会,SPIE和皇家化学学会的会员。   

(文:宋万鸽、陈思远 图:钟芳、唐锴成)