超快X射线光谱

新型光电功能材料的高效开发需要我们深入理解并在分子水平上控制光电转换过程。但是这仍然是一个基本而且具有挑战性的科学难题，主要是由于我们缺乏同时具有原子纳米尺度与飞秒时间尺度的方法来研究光电转换过程。X射线自由电子激光的出现从根本上改变了这一现状，它将原子纳米尺度空间分辨率和飞秒尺度时间分辨率的优势完美地结合在了一起，从而为我们提供了前所未有的技术手段去从本质上研究光电转换过程。

Wenkai Zhang et. al., Nature 509, 345-348, 2014.

超快光谱

超快光谱研究物质的超快光学特性以及超快光与物质的相互作用，主要利用超快光的窄脉冲特性来研究物质随时间演化的特性。超快光谱学涵盖的内容非常广泛，可以应用于物理、化学、信息、生物、材料、医疗、能源、环境等众多领域。在凝聚态物质的研究领域，超快光谱技术可以应用于半导体、磁性材料、超导体、绝缘体、半金属、复杂材料、量子结构、纳米和表面体系等等。

Wenkai Zhang et. al.,J. Am. Chem. Soc.,134, 2581-2588, 2012.

 

二维红外光谱

二维红外光谱是目前超快时间分辨光谱领域中的一个重要前沿。通过对振动耦合常数的测量，二维红外光谱能够得到埃米尺度分辨的分子动态结构信息。目前二维红外光谱技术已被广泛应用于研究蛋白质的动态结构、折叠、聚集以及蛋白质和药物的相互作用。所得结果将有助于人们更加深入地认识重要的生命过程，并对生物制药提供指导。

Wenkai Zhang et. al., Phys Chem. Chem. Phys. 18, 7027-7034, 2016.

 

界面光谱和成像

二阶非线性光谱方法（和频光谱与二次谐波）具有界面选择性与亚单分子层灵敏度。可以研究量子材料体系、生物体系和大气气溶胶体系中的重要界面结构和过程。

Wenkai Zhang et. al., Phys Chem. Chem. Phys. 8, 4041-4052, 2006.