Observation of atom wave phase shifts induced by van der Waals atom-surface interactions
纳米技术和原子光学的发展依赖于对原子行为及其与环境相互作用的理解。孤立的原子可以表现出类似波（相干）的行为与相应的德布罗意波长和相位，可以通过附近的表面的影响。本文用原子干涉仪测量了钠原子波在50 nm宽腔壁上的相移。据我们所知，这是第一次直接测量由原子-表面相互作用引起的德布罗意波相移。的相移的幅度是在协议与量子电动力学预测的非延迟范德华相互作用。该实验还表明，即使原子-表面距离小至10 nm，原子波也可以保持其相干性。
2005-05-24 physics.atom-ph
Spectroscopic detection of atom-surface interactions in an atomic vapour layer with nanoscale thickness
我们测量了两个蓝宝石窗口之间纳米厚度的原子蒸气层的共振线形状。通过共振扫描探测激光器并收集散射光来执行测量。谱线的形状主要受Dicke窄化、自增宽和原子-表面相互作用的影响。通过拟合测得的线的形状到一个简单的模型，我们讨论了提取原子表面相互作用的信息的可能性。
2015-05-26 physics.atom-ph
Fabrication of an atom chip for Rydberg atom-metal surface interaction studies
本研究制备了一种用于研究$^{87}$Rb里德堡原子与Au表面相互作用的原子芯片，通过微加工载流导线产生高磁场梯度紧密囚禁冷原子，并采用平坦化聚酰亚胺介电层隔开热蒸发Au表面层与囚禁导线，以实现明确的原子-表面距离激发。
2025-10-13 physics.atom-ph
Cold atom gas at very high densities in an optical surface microtrap
利用水平倏逝波原子镜与聚焦激光束交叉，在介质表面实现了光学微阱。非耗散阱通过弹性碰撞从由大体积光学表面阱提供的冷储存器加载有$\sim$ $10^5$铯原子。随着观察到的原子序数密度接近$10^{14}{\rm cm}^{-3}$的300倍局部增加，实现了冷原子接近表面的前所未有的条件。
2002-04-08 physics.atom-ph
Hybrid Trapping of Cold Atoms with Surface Forces and Blue-Detuned Evanescent Light on a Nanophotonic Waveguide
Humboldt Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）
利用表面力和蓝移倏逝光在光子波导上实现冷原子的混合捕获，实现了长存储时间和高相干时间，为中性原子量子技术提供新机遇。
2025-09-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Long-range atom-surface interactions for cold atoms
冷原子与表面之间的长程相互作用的研究现在是至关重要的兴趣。这种兴趣部分是由纳米技术的应用所驱动的，部分是由对卡西米尔效应的超场的爆炸性兴趣所驱动的，部分是由原子和分子物理学、凝聚态物质和量子光学之间的新兴重叠所驱动的。本教程将讨论冷原子的长程原子-表面相互作用，包括Casimir-Polder相互作用及其各种表现形式的概述。一些以前的理论研究是特别相关的将进行审查。此外，一些不同的方法的问题和相应的结果，特别是关于基板成分，几何形状和有限的温度的影响，将进行讨论。
2005-09-07 physics.atom-ph
Coherent manipulation of cold Rydberg atoms near the surface of an atom chip
在原子芯片表面附近研究了冷Rb原子49 s和48 s里德堡态的相干叠加。叠加是使用与双光子49 s-48 s跃迁共振的微波产生和操纵的。使用Rabi flopping，Ramsey序列，自旋回波和自旋锁定观察到相干行为。这些结果进行了讨论的上下文中的里德伯原子作为电场噪声传感器。本文研究了与功率谱密度为1/f^k（k \approx 1）的噪声场二次耦合系统的相干性。
2013-10-06 physics.atom-ph
Bloch Surface Wave-atom Coupling in Periodic Photonic Structure
考虑到热原子蒸气-纳米光子集成是量子光学的一个新的研究方向，本文介绍了一种具有小型化相互作用体积的一维光子晶体-Rb蒸气室结构。在光子晶体表面激发的布洛赫表面波作为电磁托管光子模，改变了表面附近Rb原子的光学响应。原子态与BSW约束模的耦合会产生量子干涉效应，导致原子与BSW共振耦合的非线性。我们发现布洛赫表面波诱导透明是高度稳定的入射角的变化。我们的研究结果表明，由于非线性相互作用，如Casimir-Polder效应下的光态局域密度的变化，过渡失谐轻微的变化。
2022-10-22 physics.atom-ph
Atom-surface physics: A review
表面前的原子是物理学中最简单和最基本的问题之一。然而，它允许测试量子电动力学，同时为量子技术提供潜在的平台和接口。尽管它的简单性，结合强大的科学和技术兴趣，原子表面物理学在其基础水平上，仍然在很大程度上未被探索，主要是因为与精确控制原子表面距离相关的挑战。尽管如此，在过去二十年中取得了重大突破。随着冷原子气体和量子原子气体的发展，人们已经获得了对原子表面位置的进一步控制，自然导致Casimir-Polder相互作用测量的精度提高。据报道，在寻找调节甚至逆转卡西米尔-波尔德相互作用强度的实验旋钮方面也取得了进展。迄今为止，这一方法仅适用于短寿命激发态的原子，然而，材料科学的快速发展，如超材料和拓扑材料等，为控制长寿命态原子与表面的相互作用提供了新的思路。此外，结合纳米光子和原子表面物理，现在设想在量子信息处理的应用。本文的第一个目的是对原子表面物理的最新实验进展作一个概述。第二个主要目标是勾勒出该领域未来的愿景，主要是受到文献中丰富的理论著作和建议的启发。
2021-11-15 physics.atom-ph
Systematic studies of rubidium-exposed surfaces by X-ray photoelectron spectroscopy and light-induced atom desorption
利用X射线光电子能谱学（XPS）系统地研究了不同类型的铷（Rb）原子沉积表面，并测量了这些表面的光诱导原子脱附（LIAD）。感兴趣的主要表面包括合成石英、钇金属和石蜡。用XPS对室温下Rb蒸气暴露于石英和钇表面沉积的Rb原子进行了检测。石英最初是二氧化硅。钇表面也被氧化，Rb原子与两个表面上的氧反应。相反，Rb沉积只在低温下观察到石蜡。具体地说，沉积在不是氧化合物的石蜡上的Rb原子也通过与背景气体反应在超真空条件下形成氧化合物。所有检查的表面表现出类似的光波长或光子能量依赖性，使得LIAD率随着光波长的减小而增加。我们推测，某些类型的碱金属和氧的化合物可以从碱金属蒸气电池的许多类型的表面的LIAD无处不在的来源。
2021-05-30 physics.atom-ph
Optical response of gas-phase atoms at less than $λ/80$ from a dielectric surface
我们对蓝宝石表面数十纳米（低至11纳米）内的原子与光相互作用进行了实验观察。使用光子计数，我们检测荧光从一千Rb或Cs原子，限制在蒸汽厚度远小于光激发波长。谱线形状的不对称性提供了原子表面势的直接读出。数值拟合表明幂律$-C_α/r^α$与$α=3.02\pm0.06$证实范德华相互作用优于其他效应。我们的光子计数技术的极端灵敏度可能允许搜索原子表面束缚态。
2014-03-12 physics.atom-ph
Magneto-optical trapping and background-free imaging for atoms near nanostructured surfaces
我们展示了一个组合的磁光阱和成像系统，适用于近表面冷原子的调查。特别是，我们能够捕获原子接近光学散射表面，并以优异的信噪比成像。我们还演示了一个简单的磁光原子云发射方法。我们预计，该系统将是有用的一系列实验研究的新型原子-表面相互作用和原子阱小型化。
2009-11-25 physics.atom-ph physics.ins-det
Surface scattering of atoms for high-sensitivity spectroscopy
本文提出利用PDMS涂层表面散射将铁原子冷却至室温，发现其吸附极低且单次散射即可热平衡，数值模拟表明该方法可制备通量增强、速度降低的室温准直原子源。
2025-07-14 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Using atomic interference to probe atom-surface interaction
我们表明，原子干涉反射从两个适当的偏振倏逝波是敏感的延迟效应在原子表面相互作用的特定的实验参数。研究了原子德布罗意波长的长短极限。前一种情况在半经典近似下（Landau-Zener模型）进行了分析。后者代表了一个量子制度，并通过数值求解相关的耦合薛定谔方程进行分析。我们考虑一个具体的实验方案，并显示铷（短波长）和更轻的亚稳态氦原子（长波长）的结果。然后讨论每个案件的是非曲直。
2000-01-06 physics.atom-ph
Measurement of the atom-surface van der Waals interaction by transmission spectroscopy in a wedged nano-cell
我们展示了一种测量原子表面相互作用的方法，使用透射光谱的热蒸汽限制在一个楔形的纳米细胞。楔形形状的细胞允许互补测量的散装原子蒸气和原子接近表面经历强烈的范德华原子表面相互作用。这些都是用来严格约束的偶极-偶极碰撞参数的理论模型的透射光谱，占原子表面的相互作用，腔效应，碰撞与细胞和原子运动的表面。我们说明了这种方法上的铯蒸汽在蓝宝石细胞，找到$C_3=1.3\pm0.1$ \，kHz。$μ$ m $^3$和证明，即使是最弱的范德华原子表面相互作用系数-基态碱原子跃迁-可以确定一个非常好的精度。这一结果为在广泛的原子基纳米器件中精确定量表征原子-表面相互作用铺平了道路。
2019-05-14 physics.atom-ph quant-ph
Comment on "Optical Response of Gas-Phase Atoms at Less than lambda/80 from a Dielectric Surface" published by K. A. Whittaker et al.
对K. A. Whittaker，J. Keaveney，I. G. Hughes，A. Sargsyan，D.萨尔基相角S. Adams in Phys. Rev. Lett. Lett 112 253201（2014）
2014-12-24 physics.atom-ph
Light-induced spin-polarized desorption of Rb atoms from Co surfaces
Yokohama National University（横滨国立大学）；Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；Chiba University（千叶大学）
研究光诱导脱附过程中 rubidium 原子从极化钴表面脱附的自旋极化现象，揭示了表面与吸附质间的自旋转移机制。
2026-08-03 physics.atom-ph
Electric field sensing near the surface microstructure of an atom chip using cold Rydberg atoms
利用冷原子测量了原子芯片异质金属/介质表面附近的电场。原子对电场的敏感性通过激发原子到里德堡态而增强，里德堡态的极化率是基态的10^8倍。我们把测量到的电场归因于原子芯片导线之间绝缘体的充电。令人惊讶的是，观察到这些领域可能会显着降低与适当的电压偏置，建议配置的混合量子系统的未来发展。
2012-06-29 physics.atom-ph quant-ph
Exploring the van der Waals Atom-Surface attraction in the nanometric range
范德华原子表面吸引力，缩放为C3 z-3，z为原子表面距离，预计在1-1000 nm的距离范围内有效，覆盖相互作用能的8-10个数量级。铯蒸气纳米电池使我们能够分析由6P 3/2-> 6D 5/2跃迁上的原子-表面吸引引起的光谱修改。在40-130 nm范围内，C3值与薄膜厚度无关，与理论预测一致。我们还讨论了探索短距离和大的相互作用能的具体利益。
2007-01-17 physics.atom-ph
Measurement of the trapping lifetime close to a cold metallic surface on a cryogenic atom-chip
在低温原子芯片实验中测量了磁囚禁原子的囚禁寿命。超冷原子云与沉积在超导捕获线顶部的薄金层保持固定距离。寿命的研究作为一个功能的距离表面和电线。观察到不同的制度，其中的损失率是由技术的电流噪声在电线或约翰逊-奈奎斯特噪声在金属金层，在良好的协议与理论预测。远离表面，我们观察到异常长的捕获时间的原子芯片，在10分钟的范围内。
2009-01-27 physics.atom-ph
Noble gas, alkali and alkaline atoms interacting with a gold surface
计算了氢原子、稀有气体（He，Ne，Ar，Kr，Ar）、碱金属原子（Li，Na，K，Rb，Cs）和碱金属原子（Be，Mg，Ca，Sr，Ba）等多种原子体系与金表面相互作用势的吸引分支。结果包括高精度的动态极化率的氦原子计算使用变分法和明确相关的波函数。对于考虑的其他原子，我们使用文献中的数据。相互作用势包括电磁相互作用的延迟效应和金的光学响应函数的现实表示（超越完美导体的近似）。我们的结果的一个明确的比较原子和一个完美的导体之间的相互作用。
2013-01-13 physics.atom-ph
Cold-atom fountain for atom-surface interaction measurements mediated by a near-resonant evanescent light field
本研究通过冷原子喷泉技术，结合近共振倏逝光场，测量冷铷原子与介质表面的相互作用，建立含Casimir-Polder相互作用的动力学模型，估算出范德华势系数C₃，填补了原子动力学与表面诱导力关联实验数据的空白。
2025-11-11 physics.atom-ph
Spatially Resolved Excitation of Rydberg Atoms and Surface Effects on an Atom Chip
我们在原子芯片上演示了空间分辨的里德伯原子的相干激发。利用电磁感应透明（EIT）技术研究了镀金芯片表面附近里德伯原子的性质。我们测量的距离相关的位移（~10 MHz）的里德堡能级所造成的空间不均匀的电场。测得的场强和距离的依赖性是在协议与一个简单的模型由一个本地化的补丁Rb吸附物沉积在芯片表面上的实验过程中产生的电场。EIT共振仍然很窄（< 4 MHz），观察到的宽度与原子表面距离无关，低至~20 \mum，表明里德伯态的寿命相对较长。我们的结果为原子芯片上里德堡激发原子的偶极物理、集体激发、量子精密测量和量子信息处理等研究开辟了道路。
2010-04-19 physics.atom-ph quant-ph
Giant Quantum Reflection of Neon Atoms from a Ridged Silicon Surface
慢，亚稳态氖原子从硅表面的镜面反射率被发现显着增加时，平面被取代的光栅结构与平行窄脊。对于具有足够窄的顶部的脊的表面，发现反射率在从表面10毫拉德的入射角处增加超过两个数量级。发现反射率与零附近的入射角的斜率比平坦表面的反射率的斜率小近一个数量级。利用脊状表面结构制作了一级衍射效率为6.5%的光栅。
2015-05-08 physics.atom-ph
Anisotropic Atom-Surface Interactions in the Casimir-Polder Regime
研究了各向异性原子与壁面相互作用的距离依赖性。中心结果是在延迟的卡西米尔-波尔德区域中的1/z^6四极各向异性衰减。对非延迟范德华状态（1/z^3）和卡西米尔-波尔德状态之间的过渡区的分析表明，各向异性交叉发生在离表面非常短的距离处，大约为0.03 λ，其中λ是原子的特征波长。这种距离依赖性的可能的实验验证进行了讨论。
2014-03-20 physics.atom-ph
Grazing incidence fast atom diffraction for He atoms impinging on a Ag(110) surface
利用快氦原子在Ag（110）表面掠散射产生的实验衍射图样作为灵敏工具，对散射模型和势模型进行了检验。为了描述弹性碰撞过程，我们采用表面程函（SE）近似，这是一种半经典的方法，包括来自不同的投射路径的贡献之间的量子干涉。弹丸表面势是从一个精确的密度泛函理论（DFT）计算，考虑到入射弹丸的三个自由度。理论和实验之间的动量分布的一个相当好的协议被发现沿不同的低指数结晶方向的入射。
2013-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Exploiting Rydberg Atom Surface Phonon Polariton Coupling for Single Photon Subtraction
我们研究了一个超原子与表面声子-极化激元耦合的混合量子系统。我们应用这个混合量子系统从一束光中减去单个光子。里德伯原子阻塞被用来实现原子微阱对单个光子的吸收。表面声子-极化激元耦合到超原子，然后触发激发转移到一个存储状态，一个单一的里德伯原子。该方法利用超原子和马尔可夫浴之间的相互作用，作为一个受控的退相干机制，不可逆地投影到一个单一的里德伯原子状态，可以读出的超原子状态。
2013-09-03 physics.atom-ph quant-ph
Absorption Imaging of Ultracold Atoms on Atom Chips
对接近表面的超冷原子气体进行成像是对使用原子芯片进行的实验进行详细分析的重要工具。我们描述了需要考虑的关键因素，特别是当成像光束是故意从表面反射。特别是我们提出的方法来测量原子表面的距离，这是一个先决条件的磁场成像和研究原子表面相互作用。
2011-04-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Surface-atom force out of thermal equilibrium and its effect on ultra-cold atoms
在宏观电动力学框架下研究了表面原子脱离热平衡的Casimir-Polder-Lifshitz力。特别注意的是，它的大距离限制，显示了一个新的，更强的行为相对于平衡的情况下。本文讨论了在非热平衡组态下，表面原子力对简谐玻色-爱因斯坦凝聚体质心振荡和光晶格中超冷费米子气体Bloch振荡产生的频移.
2006-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Controlling Atom-Surface Scattering with Laser Assisted Quantum Reflection
本文提出利用激光辅助量子反射控制低能原子-表面散射，通过一维模型模拟慢速原子在 Morse 势与激光场中的运动，发现调节激光脉冲的时间和强度可改变原子动量与动能，进而控制原子与表面的最近距离，为调控黏附概率和量子反射概率提供了方法。
2023-11-26 physics.atom-ph quant-ph
All-optical transport and compression of ytterbium atoms into the surface of a solid immersion lens
提出了一种将174Yb原子加载到固体浸没透镜表面附近的单层光阱中的全光学方法，该方法提高了显微镜系统的数值孔径。利用三个光学偶极阱组成的系统将原子输运到表面以下20 μ m的区域。“光学手风琴”技术用于产生冷凝物并将原子压缩到120 nm的宽度和距离表面1.8 um的距离。此外，我们能够证实，压缩后的冷凝表现为二维量子气体。
2012-09-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Lifetimes of atoms trapped in an optical lattice in proximity of a surface
我们研究了一个原子被困在一个光学垂直晶格在接近一个巨大的表面使用复杂的缩放方法的寿命。我们分析了如何存在的表面修改已知的寿命的Wannier-Stark状态与朗道-齐纳隧道。我们还研究了如何存在一个假设的短距离偏离牛顿引力定律可能会影响这些寿命。我们的研究是相关的，以讨论在表面附近进行的任何原子干涉测量实验的可行性。最后讨论了复标度方法在研究原子-表面Casimir-Polder相互作用中遇到的困难。
2013-06-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Thermal Casimir-Polder shifts in Rydberg atoms near metallic surfaces
讨论了有限温度下金属平面上方里德伯原子的Casimir-Polder（CP）势和跃迁速率。作为例子，计算了室温下铜表面上方铷原子的CP势和跃迁率。靠近表面，我们表明，四极校正的力量是显着的，并增加与主量子数n。对于CP势和衰变率，人们发现，占主导地位的贡献来自最长的波长跃迁和潜力是独立的温度。我们提供了明确的标度律的潜在和衰减率的函数原子表面距离和主量子数的初始里德堡态。
2010-07-21 physics.atom-ph quant-ph
Dynamical aspects of atom interferometry in an optical lattice in proximity of a surface
讨论了原子干涉仪在近表面处的效率。我们首先研究了脉冲作用于同一阱中原子内部跃迁的最佳频率选择。然后考虑到表面附近原子能级的改变，我们提出了两个同时拉曼激光的应用，并数值研究了相关的干涉条纹。我们发现干涉方案的效率受到依赖于原子路径的剩余相位的限制，为了避免这些贡献，我们提出了一种对称方案。我们最后表明，建议的修改使干涉条纹的对比度接近1，在任何配置，无论是接近和远离表面，并与一个或多个最初填充井。
2012-04-24 physics.atom-ph quant-ph
A quantum sensor for atom-surface interactions below 10 $μ$m
我们报告了在微米尺度上实现力传感的量子器件。我们用一维光晶格捕获超冷的$^{88}$ Sr原子云，然后将原子样品放置在测试表面附近，使用相同的光晶格作为升降机。我们证明了在$μ$ m尺度下样品的精确定位。通过观察原子的布洛赫振荡到一维光学驻波中，我们能够测量原子沿晶格轴的总作用力，空间分辨率为几微米。我们还展示了一种技术，横向位移的原子，允许执行测量附近的透明或反射测试表面。为了减小离表面的最小距离，我们利用光镊压缩原子样品的纵向尺寸。该系统适用于近距离原子-表面相互作用的研究，如测量Casimir力和寻找可能的非牛顿引力效应。
2008-11-06 physics.acc-ph physics.ao-ph physics.atom-ph
Spectral Asymmetry of Atoms in the van der Waals Potential of an Optical Nanofiber
我们测量了冷的$^{87}$ Rb原子在光学介质（ONF）附近的透射光谱的变化。原子与ONF表面之间的范德华相互作用降低了靠近表面的原子的共振频率。原子的非对称光谱包含了它们在ONF周围空间分布的信息。我们使用远失谐的激光束耦合到ONF上，热激发ONF表面的原子。我们研究了这些原子的透射光谱随加热激光功率的变化。原子表面范德华束缚态原子热激发的半经典唯象模型与测量结果符合得很好。这一结果表明，范德华势可以用来捕获和探测原子在几个纳米的电介质表面，混合光子-原子量子系统的关键工具。
2018-01-04 physics.atom-ph quant-ph
Quantum regime for the nuclear energy loss of fast atoms above crystal surfaces
为了描述keV原子在表面的掠散射，提出了一个新的量子二元碰撞模型，该模型通过局域德拜谐振子的波函数来考虑表面原子的动力学性质.这导致弹性散射的有限概率，其中连续的二元碰撞期间转移的动量与能量的变化无关。这种兰姆-迪克制度的多次碰撞在表面产生相同的相干比修改后的德拜-沃勒因子适应掠角快原子衍射（GIFAD），但具有额外的能力来预测非弹性衍射轮廓的光斑形状。在能量损失方面，我们在这里表明，在低角度的入射$θ$，这种兰姆-迪克效应导致一个显着的$θ^7$依赖逐步合并到$θ^3$经典的依赖。所提出的解析模型得到了氖原子在LiF表面散射的数值模拟的支持，但仍有待于实验的证实
2018-07-24 cond-mat.other physics.atom-ph
Measuring Electric Fields From Surface Contaminants with Neutral Atoms
在本文中，我们展示了一种技术，利用磁捕获的中性Rb-87原子测量的大小和方向的杂散电场从表面污染物。我们施加一个交变的外部电场，它以这样一种方式增加（或减少）杂散场，从而共振地驱动被困原子进入机械偶极振荡。振荡幅度的增长率提供了关于杂散场梯度的大小和符号的信息。利用这种测量技术，我们能够重建由表面污染物产生的矢量电场。此外，我们可以精确地测量有意放置在表面上的吸附原子产生的电场，并解释它们的系统效应，这可能会困扰精确的表面力测量。我们表明，烘烤基板可以减少从吸附物发出的电场，减少的机制可能是表面扩散，而不是解吸。
2007-06-22 cond-mat.soft physics.atom-ph
Cooperative spontaneous decay of local excitation in a dense and disordered ensemble of point-like impurity atoms near a charged conductive surface
基于量子微观理论，研究了位于带电导电表面附近的点状杂质原子密集无序系综中激发态原子的自发衰变过程。分析了导电表面附近场模空间结构的改变和电场对原子间偶极偶极相互作用特性的影响。这导致了系综内激发态原子跃迁谱的修正和自发衰变动力学。我们已经证明了电场改变了合作兰姆位移，以及亚辐射和超辐射衰变的特征。
2019-04-21 physics.atom-ph quant-ph
Surface-modified Wannier-Stark states in a 1D optical lattice
研究了原子在垂直一维光晶格中的能谱。我们提出了一个有效的模型来描述原子和表面之间的相互作用在任何距离。我们的模型包括长程Casimir-Polder势和短程Lennard-Jones势，这两个势相对于光晶格势被认为是非微扰的。我们发现一个复杂的能谱，其中包含一对松散的束缚态本地化靠近表面除了表面改性的Wannier-Stark阶梯在长距离。本文提出了利用原子-表面态的松散束缚态进行原子干涉的方法来研究原子在反射镜上的吸附动力学。
2016-09-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
