编者按：百年大计，教育为本。为全面提高人才培养质量，着力培养担当民族复兴大任的时代新人，北京大学深入贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述，坚持立德树人的根本使命，瞄准科技前沿和关键领域，以全员、全过程、全方位育人为基础，严格执行全过程管理，优化答辩程序及制度，坚持学位授予高标准，蹄疾步稳，教育改革取得扎实成效。学位论文答辩是研究生培养过程和培养成果的集中体现，是研究成果展示的重要平台。研究生院推出“‘答’问如流 妙‘辩’连珠——北京大学研究生答辩风采展示”系列报道，将各院系答辩特色做法和精彩瞬间汇集成文，集中展现研究生的科研能力和综合素养，为各院系进一步提升培养质量提供借鉴与参考。

    燕园六月，夏木葳蕤。在北京大学物理学院中楼215会议室，物理学院现代光学所光学专业2016级直博生李耀龙顺利完成了博士学位论文答辩。由导师龚旗煌教授和胡小永教授、物理学院现代光学所王树峰副教授和吕国伟研究员、南京大学物理学院王慧田教授、清华大学电子工程系张巍教授、北京理工大学光电学院黄玲玲教授所组成的博士学位论文答辩委员会对李耀龙同学的博士学位论文进行了现场评审。博士学位论文答辩主要由三个环节组成，分别是学术成果展示、专家学者提问及答辩委员会投票表决。

答辩现场

在30分钟的学术成果展示环节中，李耀龙对自己的博士学位论文《金属和二维材料表面电子超高时空分辨研究》进行了详细的介绍，包括超高时空分辨光学实验系统的搭建及在微纳光学领域的前沿研究。

在研究背景部分，李耀龙向答辩委员会介绍了光电子显微镜的工作原理、工作模式、性能优势、应用领域等，并重点指出，超高时空分辨光电子显微镜将飞秒激光超快时间分辨和电子显微镜超高空间分辨有机结合，在研究飞秒-纳米尺度表面和界面的物理过程方面有独特的优势，是研究超快光学与微纳光学的强大实验利器。

“工欲善其事，必先利其器”。李耀龙在博士期间与实验室同学一起搭建了基于光电子显微镜的超高时空分辨实验系统。该系统包括基于周期量级超短脉冲光源的泵浦探测系统和基于百飞秒光源的多波长可调泵浦探测系统。其中，超短脉冲泵浦探测系统时间分辨率在10飞秒以内、空间分辨率在10纳米量级，可以用来研究纳米结构表面等离激元和热电子等的超快动力学过程。百飞秒多波长可调泵浦探测系统具有泵浦光波长可调的优点，可以通过调节泵浦光波长，更全面地研究二维材料、钙钛矿等新型半导体材料的超快动力学过程。在完成系统搭建的基础上，就可以开展后续的前沿研究工作。

基于此超高时空分辨实验系统，李耀龙完成了两项意义重大的科学研究工作。

第一，利用实验系统超高时空分辨的优势，研究了微纳光学的典型研究对象金属纳米结构的局域表面等离激元。首次从微观角度揭示了局域表面等离激元近场增强与退相干时间之间的内在关联。利用系统高空间分辨率的优势，直接观测到金纳米二聚体阵列结构体系中局域表面等离激元模式的近场分布。通过测量光电子强度的激发光波长依赖特性以及干涉泵浦探测曲线，分别获得同一结构的近场增强和退相干时间。他发现两者的关联性依赖于二聚体结构的间隙尺寸。基于实验结果并借助数值模拟和理论解析模型的分析，揭示了这种关联性由近场远场耦合作用和纳米结构场局域化效应共同决定。这一研究成果对于理解表面等离激元光子学中的基本物理问题，以及拓展表面等离激元在高灵敏检测与传感、太阳能电池等微纳光子器件的应用研究都具有重要的意义。

第二，借助实验系统的空间、时间与能量的多维度探测能力，揭示了典型过渡金属硫族化合物材料单层二硫化钨的电子冷却和缺陷捕获的超快动力学过程。二维过渡金属硫族化合物作为新型的二维半导体材料，具有很多优良的光电性质，有望用来制备新型的光电器件。而材料背后的基本物理过程对其性质和器件的性能具有重要的影响。基于上述研究工作，李耀龙指出超高时空分辨光电子显微镜实验系统在微纳光学和材料学的前沿研究领域具有广阔的探索空间。

答辩展示内容

时空分辨光发射电子显微镜实验系统

在学术成果展示完成之后，答辩委员会专家对李耀龙博士期间的研究成果与意义给予了肯定，并针对论文内容提出了一些问题和宝贵的建议。比如，张巍老师就两个工作中泵浦探测原理的不同之处进行了提问、黄玲玲老师就实验中激光功率大小的选择及对材料的影响进行了提问、王慧田老师就后续开展实空间和K空间的对应研究方面提出了改进建议等等。经答辩委员会专家投票表决后，由答辩委员会主席王慧田教授宣读李耀龙同学全票通过博士学位论文答辩。

和答辩委员会合影

和导师龚旗煌教授合影

 

【个人简介】

李耀龙，物理学院现代光学所2016级博士研究生，光学专业，导师为龚旗煌教授和胡小永教授，主要从事微纳光子学研究。读博期间参与“飞秒-纳米时空分辨光学实验系统”重大项目，参与建设超高时空分辨光电子显微镜实验系统，并从微纳近场层面开展光子学领域的前沿热点——超高时空分辨研究，所取得的主要成果有：一、利用超高时空分辨光电子显微镜，从近场微纳角度揭示局域表面等离激元近场增强与退相干时间的内在关联，相关成果发表于《物理评论快报》；二、从空间、时间和能量维度揭示单层二硫化钨超快电子冷却和弛豫动力学过程，相关成果发表于《纳米快报》。李耀龙在校期间曾获得多个奖项，包括第17届王大珩光学奖学生奖、北京大学优秀毕业生、北京大学三好学生标兵、北京大学国家奖学金、北京大学学术创新奖、第11届LEEM/PEEM国际会议最佳海报奖、第七届“五校联盟博士生学术论坛”报告二等奖等。

【对母校/学院/导师想说的话】

大师身边宜聆教，未名湖畔好读书。感谢北大给我们提供了自由成长的环境。在这里，有学识渊博的老师，有志同道合的同学，学术氛围自由而严谨。在光学所，我觉得我们是一个团结协作的大团队，各课题组之间的交流和合作非常方便，国内外学术交流活动也非常丰富，光学所为我们的学习和生活提供了非常好的平台。感谢我的导师龚旗煌老师和胡小永老师，带我进入微纳光子学这一前沿领域，指导我从一个科研小白渐渐成长为一名合格的博士生，并顺利通过博士学位答辩。同时，感谢博士期间给予我很多帮助的老师和同学，使我能克服科研和生活中的困难，一起走过这充实的五年。还记得刚进入课题组时，老师和师兄师姐对我的指导，在一次又一次的组会和讨论中，我渐渐掌握了后面科研需要的知识和技能；还记得和实验室搭档们一起通宵做实验的日子，一起取得了一点又一点的进展；还记得投稿时和老师一遍又一遍修改的情景和最终文章被接收时的欣喜。除此之外，我也不会忘记曾经在北京大学自行车协会一起骑车的朋友们、在物理学院就业实践中心一起举办活动的小伙伴、在国外交流期间给予我很多帮助的老师和同学。借此机会，也祝愿同学们都能体验到学生时代的乐趣，生活充实，并学有所成！

 

供稿：李耀龙

整理：薛晨桥