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今日熱議:我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)極化激元反向切倫科夫輻射


【資料圖】

極化激元是實(shí)現(xiàn)納米尺度光操控的新思路。23日,記者從國家納米科學(xué)中心獲悉,我國科研人員在I型雙曲天然材料上觀測到聲子極化激元的反向切倫科夫輻射。他們研究發(fā)現(xiàn),通過改變帶電粒子在材料表面的運(yùn)動(dòng)方向,可以不對稱地重塑反向切倫科夫輻射的分布,從而獲得不受激發(fā)源干擾且方向可控的納米光源。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

所謂切倫科夫輻射,是指當(dāng)帶電粒子以快于材料中的光速掠過該材料時(shí)在其中產(chǎn)生的電磁輻射。反向切倫科夫輻射可以有效地將輻射光與快速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子分離,從而提高光源的信噪比和靈敏度。因此,反向切倫科夫輻射在生物成像、光通信、光譜學(xué)和傳感器等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力。

極化激元反向切倫科夫輻射的示意圖。受訪者供圖

“前期已有報(bào)道在超構(gòu)材料中獲得了微波頻段的反向切倫科夫輻射,但隨著頻率提升該結(jié)構(gòu)電磁損耗呈指數(shù)上升,如何獲得紅外頻段的反向切倫科夫輻射仍是挑戰(zhàn)。”論文共同通訊作者、國家納米科學(xué)中心研究員楊曉霞介紹。

近年來,國家納米科學(xué)中心戴慶課題組在六方氮化硼和氧化鉬等雙折射晶體中發(fā)現(xiàn)了低損耗雙曲聲子極化激元。這種雙曲聲子極化激元在中紅外頻段內(nèi)具有負(fù)群速度色散的特性,可以大幅減慢介質(zhì)內(nèi)光的傳播速度,有利于降低激發(fā)反向切倫科夫輻射所需的帶電粒子速度閾值。

此次,研究團(tuán)隊(duì)在天然氧化鉬I型雙曲頻帶上觀測到聲子極化激元反向切倫科夫輻射現(xiàn)象,也就是由沿金屬納米線傳輸?shù)牡入x激元來激發(fā)聲子極化激元反向輻射傳輸。更重要的是,他們發(fā)現(xiàn),通過原子制造技術(shù)構(gòu)筑氧化鉬和六方氮化硼范德華異質(zhì)結(jié),能夠進(jìn)一步調(diào)控反向切倫科夫輻射的角度和品質(zhì)因子,從而提升納米光源的品質(zhì)。

戴慶表示,這項(xiàng)研究有望為解決光頻段反向切倫科夫輻射高效激發(fā)的難題提供新思路,并為實(shí)現(xiàn)光電融合提供重要材料平臺(tái)。

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