近日，中国地质大学（武汉）Betvictor中文版杜桃园副教授联合香港理工大学李明杰等研究人员，在固体强场物理与阿秒科学领域取得重要进展。论文第一作者为硕士研究生郭启鹤，通讯作者为杜桃园副教授。研究成果以“Bloch-oscillation-assisted interfacial charge transfer for enhanced high-harmonic generation in heterostructures”为题，发表于物理学期刊Physical Review B, 2026, 113, 165307。论文全文链接: https://doi.org/10.1103/jqjc-srsj。该工作为实现高转换效率、宽频带的固态高次谐波辐射提供了全新的理论设计平台。
图 1 激光驱动下 Cu(111)/n-ML NaCl 异质结界面及外加静态偏压示意图
阿秒科学（Attosecond science）让人们能够在电子的自然时间尺度上精准观测与控制超快动力学过程。其中，高次谐波产生（HHG）是获取阿秒脉冲的核心技术。近年来，相比于传统的气态系统，固态 HHG 因其体积小、极具全固态集成潜力而备受关注。然而，体相晶体较低的光损伤阈值限制了强驱动光的使用，如何在避免材料被破坏的前提下，有效提高 HHG 的产率并延伸其辐射的截止能量（Cutoff energy），一直是该领域亟待突破的关键瓶颈。面对这一挑战，研究团队创造性地构建了 Cu(111)/n-ML NaCl（铜/氯化钠）超薄异质结模型，并揭示了其中独特的高次谐波增强机制。研究表明，在固定的近红外激光驱动下，该异质结产生的高次谐波截止能量会随着 NaCl 厚度的增加呈现出近乎线性的延伸。
图 2 动量空间中电子的跨界面转移机制
这背后的物理根源在于一种全新的“布洛赫振荡辅助的界面电荷转移”效应。一方面，Cu(111) 表面的高密度电子被有效局限在单原子层的屏蔽长度（Screening length）内；另一方面，随着界面外延生长的 NaCl 层数增加并形成周期性晶格，表面态电子的有效质量逐渐降低，从而获得了更显著的电场加速。在强光场驱动的布洛赫振荡期间，这些高能表面电子能够高效地穿透界面，注入到 NaCl 的导带中。这一协同过程不仅放大了电子的有效有质动力能（Ponderomotive energy），也极大增强了跨能带的电荷转移效率，完美解释了 HHG 产率提升与光谱大幅展宽的现象。更具工程应用价值的是，该研究展示了极强的系统可调控性。研究团队证明，通过在异质结两端施加静态偏压（Bias voltage），可以连续、精确地调节 Cu 与 NaCl 之间的能带对齐状态（Band alignment）。结果显示，适当的偏压能够进一步成倍放大特定阶次的谐波产量。这为未来在全固态体系中合成更强的阿秒脉冲提供了类似“旋钮”的直接电学控制手段。
