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科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬
如何高效地增強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用，是一個(gè)關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題。利用聲子極化激元，來(lái)自國(guó)家納米科學(xué)中心等單位的研究人員，成功開(kāi)辟納米尺度操控光與物質(zhì)相互作用的新路徑，對(duì)單光子源和單分子探測(cè)的未來(lái)應(yīng)用至關(guān)重要。相關(guān)研究成果2月23日在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》雜志。
為了更精確地操控光與物質(zhì)相互作用，科學(xué)家構(gòu)筑了各種光腔結(jié)構(gòu)。其中，回音壁光學(xué)微腔被科研人員寄予厚望，它可以將光場(chǎng)束縛在其表面進(jìn)行極低散射的共振傳輸?！皩⒒匾舯诠鈱W(xué)微腔縮小到納腔水平，理論上講，可以極大提高光與物質(zhì)相互作用的能力。但是常規(guī)的中紅外頻段的光是微米級(jí)的，其尺度遠(yuǎn)大于納腔尺寸，沒(méi)法‘塞入’納腔?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺?guó)家納米科學(xué)中心研究員戴慶打了個(gè)比方，這就好像孫悟空的金箍棒在正常尺寸下難以塞入耳中。
聲子極化激元是一種存在于極性晶體表界面上的特殊電磁模式。它可以實(shí)現(xiàn)高效的光場(chǎng)壓縮和能量聚焦，調(diào)控納米尺度光傳輸?shù)姆较颉！坝幸惶欤覀兺话l(fā)奇想，是否可以利用雙曲型的聲子極化激元束縛住微米級(jí)的光波，將其‘塞入’回音壁納腔中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光的操控?！闭撐墓餐谝蛔髡吖鄸|博士說(shuō)。
此次，戴慶課題組與合作者精心篩選出天然原子級(jí)光滑的納腔：一維六方氮化硼納米管體系。利用近場(chǎng)光學(xué)方法，他們首先在氮化硼納米管中觀測(cè)到了雙曲回音壁模式，并進(jìn)一步與北京大學(xué)高鵬教授團(tuán)隊(duì)合作，利用電子激發(fā)手段獲得雙曲回音壁模式的變化規(guī)律，從而在實(shí)驗(yàn)上展現(xiàn)了雙曲回音壁模式在納腔中的共振傳輸過(guò)程。
“我們把微米級(jí)中紅外光場(chǎng)壓縮，最終放到直徑亞十納米的回音壁納腔中進(jìn)行傳輸，在提高光與物質(zhì)相互作用的能力方面有了進(jìn)一步的突破?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、國(guó)家納米科學(xué)中心研究員楊曉霞解釋?zhuān)@猶如孫悟空把金箍棒變小，放入了小小的耳洞中，“該方法展現(xiàn)了驚人的光操控能力。”
對(duì)此，楊曉霞表示，這項(xiàng)研究在納腔中觀測(cè)到雙曲極化激元回音壁模式，實(shí)現(xiàn)了納米自然材料和雙曲光學(xué)的完美融合，為研究一維材料極化激元提供了新的研究思路。
關(guān)鍵詞： 相互作用
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