太赫兹波在通信和成像方面具有很大的应用价值。强场超快激光与物质非线性相互作用是产生太赫兹波的重要途径之一。太赫兹产生介质的等离子体、气体、晶体等实验和理论研究相对充分。然而，液体水是一种强大的太赫兹波吸收介质，没有太赫兹波的报道。2017年，当液体薄膜厚度或液体束直径降至微米量级时，太赫兹波的辐射大于吸收。这开启了液体太赫兹波研究的新方向。

近年来，液体太赫兹波领域有实验报道，但实验观察到的现象与其他介质不同。例如，单色激光场能有效产生液体太赫兹波，气体介质需要具体相位差的双色激光；液体太赫兹波的产量与驱动激光的能量成正比，气体介质为平方；液体太赫兹波的产量在一定范围内随着激光脉冲宽度的增加而增加，而气体介质则相反；在双色激光的驱动下，液体太赫兹波出现非调制信号，气体介质中没有类似的信号。液相系统复杂无序的理论研究一直是一个难题，上述现象很难用现有的理论来解释。液相系统复杂无序的理论研究一直是一个难题，上述现象很难用现有的理论来解释。研究人员只能根据以往的等离子体模型和界面效应来解释高光强下的一些宏观实验结果。

最近，中国科学院精密测量科技创新研究所研究员卞学斌和博士生李正亮提出了产生液体太赫兹波的位移电流模型，可以系统地解释上述实验观察到的一系列异常现象。微机制模型的物理图像如图所示：液体的无序结构使电子波包局域化，不同分子的外部电子能量受环境影响移动，不同分子的外部电子在强激光的作用下跳跃，产生不对称系统的位移电流。在太赫兹能量区域，这些过渡的能量差进而辐射出太赫兹波。同时，该工作表明，原子核的量子效应起着关键作用，并预测太赫兹辐射可以研究液体的同位素效应。

激光在液体中诱导太赫兹（THz）辐射实验研究取得了长足进展。液体太赫兹表现出许多不同于气体和等离子体太赫兹的独特特征。举例来说，单色激光可以有效地产生液体太赫兹。驱动脉冲持续时间越长，产生率越高。它还与刺激脉冲能量的线性关系有关。在双色激光场中，测量了意想不到的未调制太赫兹场，其对驱动激光能量的依赖性与调制太赫兹波完全不同。然而，由于难以描述复杂无序液体中的超快动力学，其潜在的微观机制仍不清楚。在此，提出了位移电流模型，理论成功再现了实验观测结果。此外，理论上还可以进一步研究太赫兹辐射 H2O 和 D2O 核量子效应。这项工作为研究块状液体中太赫兹辐射的起源提供了基本见解。

以上成果是卞学滨团队在液相强场超快动力学研究领域继高次谐波统计涨跌模型之后的又一理论进展。Terahertzz的相关研究成果 radiation induced by shift currents in 以liquids为题，发表在美国国家科学院杂志上（PNAS）上。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院基础研究领域青年团队稳定支持计划的支持。

液体太赫兹波产生的原理图