近日，我院教师毛鹏、王治强分别与国外研究团队合作，先后在《自然—通讯》（Nature Communications）上发表最新研究成果。

毛鹏博士与英国University of Birmingham 的张霜教授课题组合作发表题为“Broadband single molecule SERS detection designed by warped optical spaces”的研究论文。毛鹏博士为该论文第一作者。该工作同时也得到了阿卜杜拉国王科技大学Andrea Fratalocchi教授、南京大学现代工学院陈强教授以及韩民教授的支持。文章发表之后，《自然—纳米技术》（NatureNanotechnology）也发表了题为“Curved space for fast analysis”的Research Highlight，对该工作进行了报道。

受到爱因斯坦广义相对论的启发，John Pendry 和Ulf Leonhardt 分别独自创立了基于空间曲率与折射率变化等效的变换光学。基于该理论，空间变化的折射率被用于弯曲光线，可用于实现在科幻小说中描述的隐形斗篷。该论文工作别出心裁的利用了反向的效应，提出了利用衬底的曲率形成等效的折射率变化，从而增强光学的束缚。研究团队开创性的使用了自组织模板法和气相纳米粒子束流相结合的技术手段，成功完成了高质量样品的制备。

由于等效折射率梯度的形成，热点的强度和体积均得到显著提高，大大增强了表面增强拉曼的灵敏度，从而将样品的制备过程由数小时缩短到数分钟。与此同时，超强的表面电场使得单分子检测在超快样品制备时间下得以实现，从而为实时高精度检测提供了参考。

图 (a)左：理想情况下平面上折射率的变化导致的光束缚效应；右：变换得到的实际结构；(b-d)对比平面和曲面结构的电场分布；(f)实际纳米结构示意图。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-07869-5

Research Highlight(Nature Nanotechnology)：https://www.nature.com/articles/s41565-019-0386-1

王治强博士与法国Bourgogne大学Philippe Grelu教授课题组在国际顶级学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications）合作发表题为“Optical soliton molecular complexes in a passively mode-locked fibre laser”的研究论文，王治强博士为该论文第一作者兼共同通讯作者。

孤子是一种在传播过程中保持自身形状不变的特殊形式的波，孤子间相互作用不仅具有重要的基础科学研究价值，而且对进一步提升现有光纤通信系统通量、优化锁模激光器性能等应用领域有着重大的指导意义。色散傅里叶变换时域展宽技术（Time-stretch Dispersive Fourier-transform Technology, 简称“DFT”）是一种新兴光谱实时测量技术，该技术具有精度高、采样速度快等优点，被广泛应用于超快瞬态动力学探测、生物医学成像等领域。

王治强博士的研究成果巧妙地利用光纤锁模激光器获得了多脉冲束缚态，运用DFT技术，研究了双脉冲束缚态内以及束缚态之间的两种不同的孤子相互作用动力学，首次提出了孤子分子复合物（Soliton molecular complexes, SMC）概念，揭示了SMC内孤子相互作用力强弱与孤子间距之间的关系，进一步证实了通过研究光孤子束缚态动力学来洞悉物质分子内部动力学行为的可靠性。该发现对实现孤子操控、提高光纤通信系统容量具有重要意义，同时为研究复杂非线性系统中分子动力学提供了一种新的思路。

(a)、（b）实验原理图；（c）、（e）实验结果：两种不同的孤子分子动力学； （d）和（f）对应图（c）及（e）的相位演化