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资讯:国家纳米中心戴庆团队Science-纳米负折射

资讯:国家纳米中心戴庆团队Science-纳米负折射 两江科技评论
2023-02-11
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导读:在分子传感和热辐射应用方面,负折射Negative refraction提供了中红外和太赫兹辐射



      在分子传感和热辐射应用方面,负折射Negative refraction提供了中红外和太赫兹辐射的调控平台。然而,负折射的实现,主要是基于超材料和等离子体激元介质,并存在诸多挑战,如光学损耗、有限空间限制以及在该光谱范围内缺失主动可调特性等。
近日,中国科学院国家纳米科学中心纳米光子室 胡海Hai Hu,Na Chen,Hanchao Teng,戴庆Qing Dai等,在Science上发文,利用范德华异质结构中的混合拓扑极化激元,演示了中红外频率时的栅极可调谐负折射。
具体来说,在石墨烯修饰的α-MoO3薄膜中,观测到了广角负折射极化激元,其经历了可逆的平面纳米尺度聚焦。这种原子级厚度的异质结构削弱了界面处的散射损耗,同时通过电选通electrical gating,实现了从垂直折射到负折射的主动可调转变。
为此,极化激元负折射,有望成为红外应用的很有前景平台,如电可调超分辨率成像、纳米级热调控、增强分子传感和片上光学电路等。

Gate-tunable negative refraction of mid-infrared polaritons。
中红外极化激元的栅极可调负折射。

图1. 极化激元的负反射 | Negative refraction of polaritons in two dimensions。


图2.直接观察了纳米级负折射 | Direct observation of nanoscale negative refraction。


图3.栅级可调负折射 | Gate-tunable negative refraction。


折射Refraction是一种常见的光学效应:在从一种介质传播到另一种介质时,光束会改变方向。负折射Negative refraction是一种不直观但公认的效应,其中光束向“错误”方向弯曲。


该项研究证明了在二维范德华材料界面上的负折射。在具有石墨烯覆盖层的三氧化钼材料内,中红外mid-infrared,mid-IR极化激元的平面内负折射发生在界面处,并且是栅极可调的。中红外的极化激元负折射,为光学和热学应用提供了机会,例如红外超分辨率成像、纳米级热调控和增强灵敏度的化学传感器件等。


文献链接
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf1251
本文译自Science。

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