更好地在納米尺度操控光子實現光電融合，是未來大幅提升信息處理處能力的關鍵。21日，記者從國家納米科學中心獲悉，該中心研究人員與合作者在極化激元領域取得新進展，大幅提高了納米尺度的光子精確操控水平，對提升納米成像和光學傳感等應用性能具有重要意義。相關研究成果在線發表于《自然·納米技術》雜志。
與電子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等諸多優勢，被寄予未來大幅提升信息處理能力的厚望。“然而，由于光學衍射極限的存在，很難實現納米尺度上光信息的傳輸和處理，阻礙了光子優異性能的發揮。”論文通訊作者之一、國家納米科學中心研究員戴慶介紹。
極化激元是一種存在于材料表界面的特殊電磁模式，也可以認為是一種光子與物質耦合形成的準粒子。它具有優異的光場壓縮能力，可以輕易突破光學衍射極限，將光波長壓縮到納米尺度進行操控，實現納米尺度上光信息的傳輸和處理。
利用近場光學顯微鏡，戴慶課題組與合作者成功構建石墨烯/α相氧化鉬異質結，實現極化激元等頻輪廓從開口到閉合的動態、可逆拓撲轉變，并使其傳播方向突破了原有晶向的限制。
“我們在研究中成功將十微米波長的紅外光壓縮成幾十納米波長的極化激元并調控性能實現平面內的能量聚焦和定向傳播。”戴慶解釋道，這就好像把大象裝進粉筆盒的同時，還可以讓大象在里面自由活動。
對此，戴慶表示，這項研究利用極化激元成功實現納米尺度的光操控，未來有望實現納米尺度的光電融合。值得一提的是，《自然·納米技術》還專門為這項研究成果配發評述文章。(科技日報記者 陸成寬)
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