学位:博士
性别:女
毕业院校:吉林大学
学历:博士研究生毕业
在职信息:在职
所在单位:原子与分子物理研究所
郭静,教授,博士生导师,唐敖庆学者之青年学者。入选吉林大学“励新计划”优秀青年教师。2000-2004年就读于吉林大学物理学院,2004-2007年在吉林大学原子与分子物理研究所取得硕士学位,2010年获得吉林大学原子与分子物理研究所博士学位。2008.09-2010.04年公派到美国堪萨斯大学联合培养,2016.05-2017.08在加拿大舍布鲁克大学做访问学者。近年来面向国家基础科学发展、国家重大战略需求等,以实现阿秒量级时间分辨、原子、分子和固体材料的超快量子调控为核心目标,在超快激光物理、强场物理理论等研究方向开展了系统的理论研究工作,在Phys.Rev.A, Phys.Rev.B, Optics Express等国际期刊上发表SCI论文60余篇。主持国家自然科学基金3项,在研1项。
研究方向包括:强场原子分子物理理论;强激光下固体高次谐波及电子动力学理论研究;激光和二聚体及团簇相互作用理论研究;激光场下分子电离及阿秒电荷迁移过程中电子电流及超快磁场研究。
联系方式:邮箱:gjing@jlu.edu.cn, 电话:15164345348
教育经历: (1) 2007-09 至 2010-06, 吉林大学, 原子与分子物理, 博士
(2) 2004-09 至 2007-06, 吉林大学, 原子与分子物理, 硕士
(3) 2000-09 至 2004-06, 吉林大学, 物理学, 学士
博士后工作经历: (1) 2010-10 至 2015-05, 吉林大学理化所,合作导师:黄旭日教授
科研与学术工作经历(博士后工作经历除外):
(1) 2020-09 至 今, 吉林大学, 原子与分子物理研究所, 教授
(2) 2012-09 至 2020-09, 吉林大学, 原子与分子物理研究所, 副教授
(3) 2016-05 至 2017-08, 舍布鲁克大学, 化学系, 无
(4) 2010-07 至 2012-09, 吉林大学, 原子与分子物理研究所, 讲师
近五年主持或参加的国家自然科学基金项目/课题:
(1) 国家自然科学基金委员会, 面上项目, 12074146, 新型光场下原子、分子和固体中电子动力学研究及 超快磁场产生, 2021-01-01 至 2024-12-31, 62万元, 在研, 主持
(2) 吉林省自然科学基金委员会, 面上项目, 2022-06 至 2025-06, 10万元, 在研, 主持
曾主持国家自然科学基金之面上科学基金 2 项(《强激光场下多原子分子动力学过程的理论研究 (11574117)》,已结题;《强激光场中分子动力学过程的理论研究(11104108)》,已结题)
具体研究工作 主要包括如下内容:
郭静教授面向国家基础科学发展,以原子分子体系的超快量子调控和固体阿秒科学为核心目标,在强场物理、超快光物理等研究方向开展了深入系统的研究工作,取得了多项创新性成果,在Phys. Rev. A、Optics Express等知名期刊上发表论文50余篇,其中以一作或通讯作者身份在Phys. Rev. A/B和Optics Express上发表论文22篇。近五年来(2021-至今),以一作或通讯作者发表SCI论文29篇,英文专著1部(第六章第二作者),主持国家自然科学基金面上项目1项,吉林省自然科学基金1项,校级精品课程1项,作为主持人申报了教育部重点领域校企合作项目1项(正在最后审核阶段)。校级教学成果奖二等奖一项。指导国家级及省级大学生创新创业计划各1项。郭静自主开发及编写了大量原创的理论模拟程序及分析工具,为原子分子及固体的超快动力学研究提供了理论依据。主要学术贡献具体如下:
一、结构光场下的原子分子高次谐波及阿秒脉冲产生
学术成绩: 1、推导出正交涡旋场下谐波的选择定则和旋臂遵循的规律,采用傅里叶角分析量化了直角坐标下原子分子谐波的轨道角动量(OAM)传递的指标。研究了非偶极效应对谐波的影响,并分别考虑了电四极、磁偶极、光压和相位对谐波谱的影响。2、 发展方法学和原创软件包:①开发了新型结构光场下原子分子高次谐波谱及阿秒动力学第一性原理含时演化计算软件(Fortran 软件包),模拟涡旋场与原子和分子体系(以Ar原子、N2分子为例)相互作用时波函数演化及高次谐波和阿秒脉冲。成果有:新型结构光场下原子分子高次谐波谱及阿秒动力学第一性原理含时演化计算软件1项(2025SR0864099)② 开发了包含非偶极效应的三维单电子程序。③开发了单电子柱坐标下的传播程序,为进一步推广到直角坐标下涡旋场中高次谐波传播奠定了基础。
创新点:1、由于结构光场(涡旋/矢量光)的空间非均匀性,考虑电四极和磁偶极效应等非偶极效应对高次谐波及阿秒动力学的影响。2、通过光场的轨道角动量、偏振度等,在时空/动量维度调控电子波包动力学。3、直接产生携带OAM的阿秒脉冲,为超快测量提供全新探针。
科学价值:1、产生携带OAM的新型阿秒光源。2、结合阿秒时间分辨与光场空间/动量分辨能力,实现 "时-空-动量"重构电子动力学。3、OAM谐波和阿秒脉冲可用来辅助研究新型量子器件。
二、激光和二维材料相互作用研究
学术成绩:1、发展方法学和原创软件包:开发了结构光场下固体谐波产生及新型阿秒光源调控软件(Fortran 软件包),模拟涡旋场与固体材料体系相互作用时波函数演化及高次谐波和阿秒脉冲。成果有:结构光场下二维谐波产生及新型阿秒光源调控软件1项(2026SR0320751)。引入涡旋光场(携带轨道角动量OAM),探索空间结构光场与二维材料谷自由度、对称性的耦合机制。2、通过求解长度规范和速度规范下的半导体布洛赫(SBE)方程,对固体靶高次谐波等超快动力学过程开展研究,从谐波间干涉的角度出发,研究了晶格动量分辨的贡献。提出了一种分离固体靶高次谐波长、短量子轨迹的方法,阐明了准经典轨迹和重碰撞经典轨迹的关系。3、基于紧束缚模型,提出了高带隙带间谐波产率样式的最小公倍数规则,发现了单层二硫化钼晶体的谷选择圆二色性留在谐波谱上的独特指纹。4、首次系统揭示了掺杂体系高次谐波截止能量随驱动激光波长变化的三段式结构——线性增长区、快速增强区与波长无关区,并明确了各区的主导跃迁通道。代表性成果有:Physical Review A 112, 053519(2025), Physical Review B 105, 024305 (2022) , Physical Review A 104, 013104 (2021), Symmetry 14, 1281(2022).
创新点:1、提出涡旋光选择性激发能谷(如K/K'谷)实现谷极化谐波辐射;利用二维材料(MoS₂、WSe₂等)的强自旋-轨道耦合及可调带隙,实现几何相位主导的新型谐波通道。2、实现晶体动量(k)空间选择性激发,探测拓扑能带、贝里曲率等量子几何效应。3、发现局域电子态在短波长区可显著拓展截止能量,但在长波长区因带内运动增强及带间干涉相消而失去优势,揭示了掺杂体系截止优势失效的微观机制。
科学价值:1、谷极化高次谐被光源用于手性物质超快探测(磁性材料退磁、分子旋光);OAM编码阿秒脉冲可助力高维量子信息传输。通过谐波谱反演二维材料能带拓扑、贝里曲率分布(如狄拉克锥、莫尔超晶格)实现全光能带探测。2、对比求解长度/速度规范下的半导体布洛赫方程,阐明规范选择对固体高次谐波(HHG)模拟的影响,揭示二维材料中量子几何相位(贝里曲率、能带拓扑) 的核心作用。3、为通过掺杂与波长调控固体高次谐波截止能量提供了理论依据,提示在实验中应避开波长无关区以保持掺杂体系的截止优势。
三、强场下分子中电子电流和超快磁场产生
学术成绩:1、采用分子相干电子电流方案和圆极化阿秒紫外(UV)激光脉冲方案产生超快磁场。阐明了感应磁场在阿秒时间尺度上表现出周期性振荡的本质,即基态和激发电子态之间的共振相干激发。2、理论研究了环形分子的电荷迁移过程中的电子电流和超快磁场产生,表明电子态的量子干涉在电荷迁移中起到了重要作用,提出了共振激发机制下分子可诱导产生较强磁场,并采用深度学习算法极大的缩短了计算时间。代表性成果有:Optics Express 29(20):32312(2021), Physical Review A 99, 053416 (2019), Physical Review A 98, 043410 (2018).
创新点:1、阐明了产生的磁场和感应电子电流的时间演变依赖于电子相干中的分子轨道叠加,为控制超快磁场提供了一种方法。2、由于不同的激发过程改变了分子内相干电子电流,在分子中心产生的磁场对激光脉冲的分子取向和频率很敏感。3、独立开发了计算电荷迁移过程中超快磁场的程序,以及深度学习算法计算磁场的原创程序。
科学价值:1、阿秒脉冲的产生和应用使得人们能够研究电子自然时间尺度(阿秒)上的激光-物质相互作用的电子动力学。由产生的超快量子电子电流产生阿秒磁场脉冲,为复杂分子系统中产生圆极化阿秒脉冲和超快磁场提供了指导原则,可用于超快磁光学的未来研究。2、双圆形UV激光场中的分子取向灵敏度使得人们能够控制磁场脉冲的产生。
四、激光场中原子分子非序列双电离、光电子动量谱及阿秒动力学
学术成绩:1、系统揭示了振幅比β对H₂分子光电子动量分布中全息结构的调控规律,实现了从“蜘蛛状”到“鱼骨状”结构的连续转变,并在β = -0.07时首次观察到“散斑状”干涉结构。2、发展了适用于负离子的NI-QTMC模型,成功模拟了F⁻在少周期激光场中的光电子动量分布,再现了全量子方法中的阈值上剥离环与再散射环。3、系统研究了时间延迟对正交偏振激光场中Ar原子光电子动量分布的影响,揭示了“内蜘蛛”结构与ATI环随延迟时间的演化规律。4、首次在双色线偏振激光场中实现了对H₃²⁺分子环流轨道高次谐波干涉效应的调控,并合成出椭圆率达0.94的孤立阿秒脉冲。5、和实验合作,理论研究了强激光场中氢分子、二硫化碳和碳氧硫分子的非序列双电离,阐明了碰撞电离和碰撞激发电离机制的区别及其在非序列双电离过程中起到的重要作用。代表性成果有:Optics Express 34(5), 9318(2026), Physical Review A 113, 023115 (2026), Physical Review A 111,053111(2025), Optics Express 33(5), 11517(2025), Physical Review A 98, 013422 (2018),Optics Express 23(7): 8837(2015), Physical Review A 92, 013418 (2015), Physical Review A 93(5): 053402(2016), Optics Express, 24(7): 7525(2016), Physical Review A 92, 033405 (2015).
创新点:1、首次将散斑结构归因于相邻光周期电子波包的周期间干涉;明确了β在0至-0.15区间可有效增强后向散射全息结构。2、系统比较了短程与长程库仑势对光电子动量分布的影响,发现短程势主要影响再散射过程,且再散射电子发射方向对载波包络相位不敏感。3、建立了电子最终位置象限与PMDs干涉结构方向之间的对应关系;证实了库仑聚焦效应对“内蜘蛛”结构形成的必要性。4、利用吸收层提取短轨迹贡献,消除长轨迹干扰以增强轨道间干涉效应;提出了一种无需圆偏振驱动光即可生成高椭圆率阿秒脉冲的新机制。
科学价值:1、为强场光电子全息成像中干涉机制的识别与控制提供了新工具,推动了全息结构在分子成像和电子动力学研究中的应用。2、为负离子强场光剥离研究提供了高效准确的半经典方法,拓展了短程势在强场物理中的应用边界。3、为时间延迟调控光电子干涉结构提供了理论依据,强调了库仑效应在全息结构形成中的关键作用。4、为阿秒光源偏振调控、手性分子探测等前沿研究提供了新思路,推动了高次谐波与阿秒科学的发展。
我们团队长期深耕强场超快动力学的基础理论研究,在原子分子及固体体系的光场调控、高次谐波产生、阿秒脉冲操控及电子动力学等方面积累了深厚的原创性理论工具与核心认知。这些基础研究成果,特别是对光场与物质相互作用的深刻理解、自主开发的高精度动力学模拟程序以及对考虑非偶极效应和自旋轨道耦合下超快电子行为的探索,为当前研究奠定了坚实的理论与技术根基。现在,我们正聚焦于将这些基础能力应用于更具目标导向的前沿——利用携带轨道角动量的涡旋光场,精准调控气体分子与二维材料中的量子动力学过程。目标在于:不仅深入揭示涡旋光场诱导的现象背后的物理本质,更致力于将理论洞察转化为面向未来量子器件的关键物理原理与设计蓝图,实现从基础机制探索到应用理论设计的跨越。