国际著名期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)刊发我校魏启副教授的进展成果
该工作由华东师范大学的魏启副教授，美国普渡大学的Sabre Kais教授，日本京都大学的Tomokazu Yasuike教授和诺奖得主、哈佛大学的Dudley Herschbach 教授合作完成，华东师范大学为第一完成单位，魏启副教授为本文的第一作者及通讯作者，Dudley Herschbach教授为共同通讯作者。这项工作发现强激光场不但可以让分子空间准直，还能够显著增强分子内部的化学键。这为激光场中分子调控、化学反应的超快行为和光催化开辟了新的途径。“Dudley Herschbach教授是我的博士后导师，这是我们此前合作研究的继续。”魏启说。
我校精密光谱科学与技术国家重点实验室魏启副教授
我们周围的一切是由原子和分子组成的，而分子内部的原子之所以能够结合在一起形成分子，就是因为原子之间存在相互作用，这种相互作用就称为化学键。化学键是分子的固有属性，一旦分子结构确定，则内部每一个化学键的性质都是唯一确定的。在所有化学键中，最弱的是氦的双原子分子中（He2）的He-He键。这个键比第二弱的化学键（He-Ne）还要弱2000倍；比普通化学键弱100000000倍。所以从上世纪20年代开始，He2分子一直都受到物理学家和化学家的特别关注。另外，得益于啁啾脉冲技术的发展，强激光场已经在实验室中得以实现，强激光变成研究原子分子的重要工具，并且形成了新的研究方向。对激光场中的He2分子而言，以往的研究根据激光强度的不同分成两个方向：在激光场强度不足以电离电子的前提下，通过极化率的各向异性来让He2分子进行动态准直；在超强激光中，电子进入Kramers-Henneberger缀势态，结合内部库仑作用从而在两个He原子之间形成很强的化学键。在过去的研究中，第一个方向只研究激光场对He2分子的空间转动而从不考虑激光场对He-He化学键的影响。第二个方向则是基于高频弗洛凯理论的预言，几十年的时间里从未有人提出可行的方案进行实验验证。
鉴于此，魏启和Dudley Herschbach等对He2分子的这个工作根据激光强度的不同分成两个部分：（1）在非共振弱激光场中
，通过极化率的各向异性来让分子进行空间准直，从而形成摆动态；（2）在高频超强激光场中
,电子进入缀势态，从而在两个He原子之间形成很强的化学键，通过借助一个电子激发态，提出一个从光谱上进行验证的实验方法。
激光场中He2分子的径向和角向2维势能面以及摆动态基态能级（上图）和相应的波函数（下图）
高频超强激光场中，He2分子缀势电子基态
和激发态
的径向和角向2维势能面在第一部分的工作中，魏启和Dudley Herschbach等根据激光脉冲的长短，对He2分子的激光空间准直进行了分类研究。在短激光脉冲激光场中，He2分子会从激光场获得角动量，由于He2分子键的极端脆弱性，He2分子会因转动而解离，这个过程称为非绝热准直；在长脉冲激光场中，He2分子会因极化率的各向异性而进入摆动态，这个过程称为绝热准直。He2分子的绝热准直以前从未被研究过，魏启和Dudley Herschbach等通过对He2分子摆动态的精确计算。并提出了切实可行的实验方案，从而填补了这个领域的空白。
在第二部分的工作中，魏启和Dudley Herschbach等提出了以光谱的方法来验证Kramers-Henneberger态的He2分子，这个光谱来自电子基态
之间的跃迁。以往的研究集中在电子基态，通过理论计算，科学家们意识到强激光场中基态He2分子内部存在很强的化学键，但是一直没有人提出可行的实验方案来验证。魏启和Dudley Herschbach等提出可以采用光谱的方法来进行验证。他们精确计算了在不同激光参数下He2分子势能面和相应的光谱谱线，并给出了优化的激光参数从而为下一步的实验验证奠定理论基础。这项研究工作对激光场中分子调控、化学反应的超快行为和光催化等领域有着重要意义。来源｜精密光谱科学与技术国家重点实验室 编辑｜郭文君
