李昌勇
教授、博导
研究方向
分子光谱是分子的指纹，超声分子束结合飞行时间质谱仪测量分子光谱具有高分辨、高灵敏特性，可用于鉴别药物成分、判断物质组分、区分同位素分子、辨别结构异构、旋转异构、甚至手性特性等，也可依据同位素信号相对强度测量生物古迹等年代。目前分子离子的高分辨光谱获得飞速发展，欧美许多发达国家和国内中科院的相关研究所和清华大学也都开展了相关研究工作。我们小组主要包含如下几个研究方向：
1. 零动能光谱学
零动能光谱学是目前探测分子离子最高分辨率的光谱技术之一，包含探测电子的ZEKE光谱和探测离子的质量分辨阈值电离(MATI)光谱。我们已经开展了MATI实验研究，并将升级和改造成为MATI，ZEKE和成像等综合研究系统。该方向工作包含如下几方面相关技术：
（a）单色和双色共振多光子电离（1-color and 2-color REMPI）光谱
进行零动能光谱实验研究首先需要获得电子激发态的能级信息，共振多光子电离（REMPI）光谱是获得激发态能量的重要技术之一。对于分子和团簇的激发态的振动和转动光谱，通常采用一束激光（1-color）进行共振多光子电离（REMPI）实验研究激发态光谱；如果基态到第一电子激发态的能量小于电子激发态到电离限的能量，则必须采用两束不同光子能量的激光进行REMPI实验获得激发态能级信息，结合理论计算和光谱模拟进一步分析激发态的振动特性及分子结构特征，为零动能光谱提供准确激发态数据。目前采用脉冲光源的REMPI光谱线宽通常在5 cm-1左右，为了提高光谱分辨率，我们将尝试改进实验系统，将光谱线宽压窄到小于1 cm-1。
（b）双色质量分辨阈值电离（MATI）光谱和ZEKE光谱
采用MATI和ZEKE光谱技术研究芳香类分子和团簇离子基态的振动和转动光谱，结合量子理论计算和光谱模拟，辨识各谱带振动特性。MATI光谱具有质量分辨能力；ZEKE光谱具有更高的灵敏度和分辨率。
（c） 烧孔光谱
结合飞行时间质谱的激光光谱已经具备质量分辨能力，不同质量的分子能够明确分辨，但对于相同质量的分子和异构物还不可分辨。烧孔光谱技术是辨别异构物的理想方法；能够系统和高效地分辨共振多光子电离（REMPI）实验观察到的异构物光谱。我们经过探索和尝试，掌握了相关方法和技术，成功测量了许多芳香类分子的烧孔光谱，分辨了各分子的异构物。国内还未见其他小组采用烧孔光谱分辨异构物的研究报道。
（d） 真空紫外光源和单色零动能光谱
分子电子态的跃迁会导致分子结构的改变，双色的MATI或ZEKE信号强弱与电子激发态和离子基态有关。如果两个态的几何结构相似度高，Franck-Condon因子大，则信号强，可以测量零动能光谱；相反信号就弱，甚至观察不到信号。如果中性的电子基态和离子基态结构相似，Franck-Condon因子够大，则采用真空紫外光源的单色零动能光谱可以测量到这类分子离子态的精确电离能和离子的振动频率，与双色的零动能光谱起到互补作用。正在筹备通过四波混频制备真空紫外光源和进行单色零动能光谱的相关工作。
2. 原子和分子里德堡态的Stark效应
惰性气体原子、由几个原子组成的小分子以及少数芳香类多原子分子的里德堡态探测及其Stark效应也是我们将要开展和能够开展的工作。
3. 电子和离子速度成像
电子和离子速度成像反映了原子和分子内部的结构信息，是目前科学研究热门课题，是我们将来开展的研究方向。
实验系统
研究成果案例
1、共振多光子电离光谱和烧孔光谱:首次采用烧孔光谱技术分辨了近十种分子的旋转异构物，结合理论计算确定了超声分子束中各异构物的结构和能量，为进一步工作提供了关键数据。
图1 间异丙基苯酚的REMPI光谱和四个旋转异构物的UV-UV烧孔光谱
2、零动能光谱：首次报道了十几种芳香类分子精确的电子激发能、电离能和离子的振动频率，结合理论计算和光谱模拟指认或分辨了发现的各振动模。
图1 邻甲氧基苯腈的能级结构（左）、MATI光谱（右上）和模拟光谱
3、铷分子和铯分子Rydberg态的振动能级和波函数
近期研究论文
1. Li, Shuxian; Zhao, Yan; Hu, Fuqiang; Jiao, Yuechun; Zhao, Jianming; Li, Changyong. The stable conformations and vibronic and cation spectroscopy of 2-ethoxybenzonitrile. Journal of Molecular Structure, 1293, 136278. 2023-07-22
2. Li, Shuxian; Zhao, Yan; Jiao, Yuechun; Zhao, Jianming; Li, Changyong; Jia, Suotang. Vibronic and Cationic Features of 2-Fluorobenzonitrile and 3-Fluorobenzonitrile Studied by REMPI and MATI Spectroscopy and Franck-Condon Simulations. Molecules, 28 (12), 12407. 2023-06-12
3. Wang, Lin; Li, Shu-Xian; Li, Jun-Wei; Jiao, Yue-Chun; Yang, Yong-Gang; Zhao, Jian-Ming; Li, Chang-Yong . One-color resonance enhanced two-photon ionization spectroscopy of phenylacetonitrile and its Franck-Condon simulation. Acta Phys. Sin. 72 (13), 133301. 2023-07-15
4. 蔡姝瑶, 李昌勇. 氟取代对苯衍生物分子电离能的影响, 光谱学与光谱分析. 43, 101. 2023-07-15
5. 胡富强, 李军伟, 李淑贤, 王林, 李昌勇. 光谱学与光谱分析. 43, 95. 2023-07-15
6. 冯铎, 李昌勇. 甲基取代对分子电离能的影响, 光谱学与光谱分析. 43, 99. 2023-07-15
7. 对氯苯腈的双色共振双光子电离和质量分辨阈值电离光谱，赵岩*, 李娜, 党思远, 杨国全, 李昌勇*, 物理学报, 71, 103301, 2022-02-15，
8. Vibrational spectra of 2-cyanophenol cation studied by the mass analyzed threshold ionization technique, Chemical Physics Letters, 792, 139402，李娜,李淑贤,王林,王慧慧,赵建明,李昌勇*, 2022-01-25
9. 邻羟基苯腈的双色共振增强多光子电离光谱及Franck-Condon模拟, 李娜,李淑贤,王林,王慧慧,杨勇刚,赵建明,李昌勇*, 物理学报，71，023301, 2022-01-15
10. 利用静电场中光电离效率谱精确确定对二乙氧基苯分子的电离能, 段春泱,李娜,赵岩,李昌勇*,物理学报，70, 053301，2021-03-01
11. Vibrational band-structures caused by internal rotations of the boron Wankel rotor B11, 许永红,王慧慧,杨勇刚,李昌勇,肖连团,贾锁堂, RSC Advances，11, 3613，2021-01-19
12. 涂覆石墨烯的非对称椭圆电介质纳米并行线的模式分析, 董慧莹,秦晓茹,薛文瑞,程鑫,李宁,李昌勇, Acta Physica Sinica, 69, 238102，2020-12-05
13. 基于TiN和TiO2的可见至近红外线波段的超宽带吸收器, 张晨,薛文瑞,陈岳飞,张敬,李昌勇, 量子光学学报，26(4)，373-381， 2020-11-01
14. 间乙氧基苯酚的激发态和离子态振动光谱, 李娜,段春泱,李昌勇*,光谱与光谱分析，40，321，2020-10-01
15. 采用烧孔光谱和MATI光谱确认间异丙基苯酚的四个旋转异构体, 段春泱,李娜,赵岩,李昌勇*, 光谱与光谱分析，40，325，2020-10-01
16. 1,3-二乙氧基苯的烧孔光谱和质量分辨阈值电离光谱, 段春泱,李娜,赵岩,李昌勇*, 光谱与光谱分析，40，323， 2020-10-01
17. 基于氮化钛和二氧化钛的超宽带太阳能吸收器, 张晨,薛文瑞,陈岳飞,张敬,李昌勇, 光学学报，40(21)， 2124002，2020-09-01
18. 涂覆六边形氮化硼材料的多凹槽中红外线吸收器, 陈岳飞,薛文瑞,赵晨,张晨,李昌勇, 量子光学学报，40，140-148，2020-09-01,
19. Transmission of M-type combined solitary wave in the birefringent fiber with comprehensive management, 肖燕,白小琴,李昌勇,吕亭亭, Optica Applicata, L(2), 241-250, 2020-07-01
20. Resonance enhanced two-photon ionization and mass analyzed threshold ionization spectroscopy of 4-ethylanisole, Jiayu Hao,Chunyang Duan,杨勇刚,李昌勇*,贾锁堂, Journal of Molecular Spectroscopy, 369, 111258, 2020-02-21
21. 基于六方氮化硼材料的光栅型中红外线吸收器, 陈岳飞,薛文瑞,赵晨,张晨,李昌勇, 光学学报, 39, 100500,2019-10-01
22. Mode analysis of a confocal elliptical dielectric nanowire coated with double-layer graphene, 程鑫,薛文瑞,卫壮志,董慧莹,李昌勇, Optics Communications，452, 467–475, 2019-09-01
23. Two-color resonance enhanced two-photon ionization and mass, 赵岩,靳殷辉,李昌勇*,贾锁堂, Journal of Molecular Spectroscopy, 363, 111182, 2019-08-13
24. 涂覆石墨烯的椭圆形电介质纳米线光波导的模式特性分析, 程鑫,薛文瑞,卫壮志,董慧莹,李昌勇, 物理学报, 68, 058101, 2019-03-05
25. 涂覆石墨烯的三根电介质纳米线波导的模式特性, 卫壮志,薛文瑞,彭艳玲,程鑫,李昌勇, 光学学报, 39, 0124001, 2019-01-08
26. 基于InP、InAs和InSp材料的超宽带红外线吸收器, 赵晨,薛文瑞,陈曦,陈岳飞,李昌勇, 量子光学学报, 24, 420-429, 2018-12-01
27. Resonance enhanced multiphoton ionization and mass analyzed threshold ionization spectroscopy of 4-fluorobenzonitrile, 赵岩,靳颖辉,郝佳钰,杨勇刚,李昌勇*,贾锁堂, Chemical Physics Letters, 711, 127-131 2018-09-15
28. Rotamers of p- isopropylphenol studied by hole-burning resonantly enhanced multiphoton ionization and mass analyzed threshold ionization spectroscopy, 赵岩,靳颖辉,郝佳钰,杨勇刚,汪丽蓉,李昌勇*,贾锁堂, Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectros, 207, 328-336, 2018-09-10
29. 基于磷化铟、砷化铟和锑化铟的光栅型超宽带远红外线吸收器, 赵晨,薛文瑞,陈曦,陈岳飞,李昌勇, 红外, 39, 14, 2018-09-01
30. 基于涂覆石墨烯的三根电介质纳米线的THz 波导的模式特性分析, 卫壮志,薛文瑞,彭艳玲,程鑫,李昌勇, 物理学报, 67(10), 108101, 2018-05-20
31. 基于复合凹槽的光栅型红外线吸收器, 陈曦,薛文瑞,赵晨,李昌勇, 红外与毫米波学报，37，87-97，2018-03-01
32. 涂覆石墨烯的并行电介质纳米线中的模式分析, 彭艳玲,薛文瑞,卫壮志,李昌勇, 光学学报, 38, 0223002, 2018-02-20
33. 涂覆石墨烯的非对称并行电介质纳米线波导的模式特性分析, 彭艳玲,薛文瑞,卫壮志,李昌勇, 物理学报, 67, 038102, 2018-02-20
34. 基于LiF 和NaF 的超宽带红外吸收器, 陈曦,薛文瑞,赵晨,李昌勇, 光学学报, 38, 0123002, 2018-01-21
35. Two-color resonance enhanced multi-photon ionization and mass analyzed threshold ionization spectroscopy of 2-aminobenzonitrile and the CN substitution effect, 靳颖辉,赵岩,杨勇刚,汪丽蓉,李昌勇*,贾锁堂, Chemical Physics Letters, 692, 395–401, 2018-01-20
专利
1 发明专利： 一种抗腐蚀耐高温内置样品池的超声分子束脉冲阀, 李昌勇, 贾锁堂, 2018
2 新型设计专利： 一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀，李昌勇, 2021