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极化激元领域有新进展 有望实现纳米尺度光电融合
2022年08月23日 11:43:14
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：3829
近日，国家纳米科学中心研究人员与合作者在极化激元领域取得新进展。
【化工仪器网 项目成果】光子是一种传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与电子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等诸多优势，被寄予未来大幅提升信息处理能力的厚望。
微纳光学主要是指微纳米尺度的光学效应，以及利用微纳米尺度的光学效应开发出光学器件、系统以及装置。所研究的是在微纳尺度下光电子的运动传输特性、光电子与物质的相互作用规律、相关的操纵及其应用技术等。微纳光学元件可以在局域电磁相互作用的基础上实现许多全新功能，因此在光通信、互联、存储、传感和成像等领域起到重要的作用。微纳光学不仅是光电子产业的重要发展方向之一，也是目前光学领域的前沿研究方向。然而，由于光学衍射极限的存在，很难实现纳米尺度上光信息的传输和处理，阻碍了光子优异性能的发挥。
因此，更好地在纳米尺度操控光子实现光电融合，是未来大幅提升信息处理能力的关键。近日，国家纳米科学中心研究人员与合作者在极化激元领域取得新进展。极化激元是一种存在于材料表界面的特殊电磁模式，也可以认为是一种光子与物质耦合形成的准粒子。它具有优异的光场压缩能力，可以轻易突破光学衍射极限，将光波长压缩到纳米尺度进行操控，实现纳米尺度上光信息的传输和处理。
在前期研究工作中，研究人员们发展了气体分子高效掺杂石墨烯的方法，保持着室温下石墨烯等离激元最长传输距离的记录。接着研究人员利用近场光学显微镜，将10微米的红外光压缩到千分之一再做调控，并成功构建石墨烯/α相氧化钼异质结，实现极化激元等频轮廓从开口到闭合的动态、可逆拓扑转变，并使其传播方向突破了原有晶向的限制。
研究团队首次在实验上证明了杂化极化激元的等频轮廓发生拓扑转变，不仅使其传播方向突破了原有晶向的限制，还能够将能量高效汇聚进行定向低损传输。这项研究将为进一步操控电磁波的定向传播和能量汇聚提供新途径，也为设计纳米光电互联芯片提供了新的思路。
(资料来源：科技日报)
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