单分子激发态动力学探测、单自旋量子态的探测与控制、及DNA单分子测序。

研究工作集中在单个分子及基本激元（包括声子，自旋，等离子体激元等）的探测﹑控制﹑及其动力学过程。通过探索新的实验测控方法，实现技术创新，揭示微观物理规律，为重大应用（如量子计算，光能转化，DNA测序等）提供物理基础。当前研究工作围绕三个方面展开：

（１）单分子光激发动力学研究。利用超快激光耦合扫描隧道显微镜，探索纳米系统电子激发态和动力学过程在时间和空间上的极限探测和量子调控。期望能由此催生与激发态相关的物理和化学过程等前沿科学问题的研究以及相应学科的发展。

（２）单自旋探测与操纵。研究表面自旋单量子态的测量，控制，相互作用，及局域环境的调制。探索利用表面自旋单量子态构筑量子比特和量子计算的基本物理机理。

（３）纳米孔ＤＮＡ测序。 研究单个DNA分子在纳米孔中的运动规律，实现对DNA分子在纳米孔中运动的精准控制。探索单个DNA分子碱基序列的无损测定。

近期研究进展: 

（1）研制完成国际上首台深紫外激光原位时间分辨隧道电子谱仪，在原子级空间尺度探测局域超快动力学过程；

（2）实现了利用分子电荷态对单个分子旋转动力学特性的调控；

（3）成功制备了单原子层纳米孔并观察到了DNA分子在孔中的运动；

（4）测量单个碳60分子的电子态密度谱图和分子轨道空间分布图，及其电子量子态与外界环境的相互作用；

（5）研制电子自旋极化扫描隧道显微镜，并在电子自旋共振扫描隧道显微镜的研制上取得了重要的进展。

拟招收研究生2-3名。

070205-凝聚态物理
085202-光学工程

单分子光激发动力学
单自旋探测与操纵
纳米孔DNA测序

1999-08--2006-05 美国加州大学伯克利分校 博士
1996-09--1999-06 清华大学物理系 硕士
1992-09--1996-07 清华大学物理系 学士

1996-1999年，清华大学现代应用物理系，光学，硕士

1992-1996年，清华大学现代应用物理系，现代应用物理，学士

1999年7月，清华大学，现代应用物理系，光学硕士学位

1996年7月，清华大学，现代应用物理系，现代应用物理学士学位

   

2012-05--今 美国物理联合会“Review of Scientific Instruments” 期刊副主编
2009-07--今 表面物理国家重点实验室 副主任
2008-09--今 中国科学院物理研究所 研究员
2006-05--2008-08 美国哈佛大学物理系 博士后

2012-05--今 美国物理联合会，期刊副主编

基于扫描探针显微镜的分析方法

   

（ 1 ） 针对二维材料的激光刻蚀方法和系统, 发明专利, 2023, 第 5 作者, 专利号: CN116493763A

（ 2 ） 一种前级真空泵系统, 发明专利, 2022, 第 5 作者, 专利号: CN115013338A

（ 3 ） 高通量筛选生物分子的装置及其应用, 发明专利, 2022, 第 5 作者, 专利号: CN114166914A

（ 4 ） 一种纳米孔微流腔及其应用, 发明专利, 2022, 第 5 作者, 专利号: CN114167043A

（ 5 ） 基于纳米孔测序的力谱分析方法和分析装置, 发明专利, 2021, 第 5 作者, 专利号: CN113322180A

（ 6 ） 控制生物分子在纳米孔中运动的装置和方法, 发明专利, 2021, 第 6 作者, 专利号: CN112746006A

（ 7 ） 一种原子/分子搬运方法及系统, 发明专利, 2021, 第 7 作者, 专利号: CN112730895A

（ 8 ） 一种制备绝缘基座的模具、方法及基座在分子探测中的应用, 专利授权, 2020, 第 3 作者, 专利号: CN110900911B

（ 9 ） 用于蚀刻扫描隧道显微镜针尖的装置和方法, 专利授权, 2017, 第 4 作者, 专利号: CN107515316A

（ 10 ） 基本电路、射频信号放大器及应用, 发明专利, 2017, 第 6 作者, 专利号: CN106849888A

（ 11 ） 一种悬空石墨烯的制备方法, 发明专利, 2015, 第 4 作者, 专利号: CN104787754A

（ 12 ） 亚2纳米孔径的超薄固态纳米孔及传感器以及传感器的应用, 发明专利, 2015, 第 4 作者, 专利号: CN104407032A

（ 13 ） 一种纳米孔中瞬态电流的补偿方法和补偿电路, 发明专利, 2015, 第 4 作者, 专利号: CN104328037A

（ 14 ） 一种扫描隧道显微镜扫描头, 发明专利, 2014, 第 9 作者, 专利号: CN104142410A

（ 15 ） 一种氮化硼纳米孔传感器及其制造方法, 发明专利, 2014, 第 4 作者, 专利号: CN103868969A

（ 16 ） 一种真空低温恒温器, 发明专利, 2014, 第 6 作者, 专利号: CN103697647A

（ 17 ） 一种真空精密位移装置, 发明专利, 2013, 第 7 作者, 专利号: CN103424303A

（ 18 ） 一种抓取和释放样品托的真空机械手, 发明专利, 2013, 第 6 作者, 专利号: CN103419205A

（ 19 ） 一种真空摇摆机械手, 实用新型, 2013, 第 6 作者, 专利号: CN203236476U

（ 20 ） 一种制备具有可调纳米孔的金属薄片的方法, 发明专利, 2013, 第 11 作者, 专利号: CN102962587A

（ 21 ） 一种用于控制单个生物分子在纳米孔中运动的系统及方法, 发明专利, 2013, 第 7 作者, 专利号: CN102890474A

（ 22 ） 超小2nm直径金属纳米孔的超快激光脉冲法制备, 发明专利, 2012, 第 8 作者, 专利号: CN102795596A

（ 23 ） 亚脉冲宽度的2飞秒精度超快时间分辨系统, 发明专利, 2011, 第 8 作者, 专利号: CN102262070A

（ 24 ） 一种用于扫描隧道显微镜的光收集装置, 发明专利, 2010, 第 1 作者, 专利号: CN101819218A

（1） 高通量筛选生物分子的装置及其应用，专利申请号：202010946762.6

（2）一种纳米孔微流腔及其应用，专利申请号：202010947474.2

（3）控制生物分子在纳米孔中运动的装置和方法，专利申请号：201911053046.9

（4）一种制备绝缘基座的摸具、方法及基座在分子探测中的应用，发明专利号：ZL201811088465.1

（5）用于蚀刻扫描隧道显微镜针尖的装置和方法，发明专利号：ZL201610427573.1

（6）一种悬空石墨烯的制备方法，发明专利号：ZL201510122914.X

（7）一种氮化硼纳米孔传感器及其制造方法，发明专利号：ZL201410051811.4

（8）一种真空摇摆机械手，发明专利号：ZL201220708824.0

（9）一种真空低温恒温器，发明专利号：ZL201210367868.6

（10） 一种抓取和释放样品托的真空机械手，发明专利号：ZL201210160383.X 

（11）一种真空精密位移装置，发明专利号：ZL201210160407.1

（12）一种控制单个生物分子在纳米孔中运动的系统及方法，发明专利号：ZL201110205106.1 

（13）超小2nm直径金属纳米孔的超快激光脉冲法制备，发明专利号：ZL201110139326.9

（14）一种用于扫描隧道显微镜的光收集装置，发明专利号：ZL201010160542.7 

（15）亚脉冲宽度的2飞秒精度超快时间分辨系统，专利申请号：201110107560.3

（17）一种扫描隧道显微镜扫描头，专利申请号：201310163003.2

（18）一种制备具有可调纳米孔的金属薄片的方法，专利申请号：201210526026.0

（19）一种纳米孔中瞬态电流的补偿方法和补偿电路，专利申请号：201410527668.1

   

（1） 超快激光耦合扫描隧道显微镜技术与应用研究，主持，国家级，2012-01--2016-08
（2） 表面吸附水分子的超快光激发动力学研究，主持，院级级，2012-01--2013-12
（3） 电子自旋共振扫描隧道显微镜的研制，主持，国家级，2011-01--2013-12
（4） 新型量子功能体系的物性表征及其材料探索，参与，国家级，2010-01--2014-08
（5） 电子自旋共振扫描隧道显微镜机理探索，主持，国家级，2010-01--2012-12
（6） 深紫外激光原位时间分辨隧道电子谱仪的研制，主持，国家级，2007-11--2011-12

电子邮件：xhlu@aphy.iphy.ac.cn

物理所导师信息：http://edu.iphy.ac.cn/edu/bodao.asp