撰稿|贾光一
近年来，随着双曲型声子极化激元、等离激元、激子极化激元以及剪切极化激元等现象和概念的相继发现和提出，天然双曲型二维材料的开发及其光学性质的调控与应用激起了人们极大的研究兴趣。近日，天津商业大学的贾光一副教授、王怀文教授联合天津大学的戴海涛教授和伊朗基础科学研究院的Reza Asgari教授，对二维材料的双曲色散特性、四种双曲型极化激元的产生机制、调控方法以及相关应用进行了综述，并对可能存在的问题、潜在的应用前景进行了探讨。该文章发表在Nanoscale，题为”Two-dimensional natural hyperbolic materials: From polaritons modulation to applications”。
1976年，E. Gerlach 等人在太赫兹波段发现，铋（Bi）晶体在冷却到液氮温度后，其面内和面外方向上的介电常数主分量具有相反的符号。1982年，S. C. Bayliss等人在近紫外区域发现，1T-ZrS2在77 K时也具有相反符号的介电常数主分量。这可能是在实验室上最早发现的天然双曲型材料，但是双曲型材料的概念在当时并未被提出。直到21世纪初，双曲超材料的提出和石墨烯的发现，才又重新激起了人们在层状材料中寻找天然双曲型二维材料的研究兴趣。
文章首先对天然双曲色散的基本理论进行了介绍，并对实验中被证实的16种范德瓦尔斯晶体的天然双曲色散的工作波长进行了概括（图1）；之后对在hBN、α-MoO3、α-V2O5中发现的双曲型声子极化激元、Td-WTe2和ZrSiSe中发现的双曲型等离激元、钙钛矿晶体中发现的双曲型激子极化激元、Bi2Se3中发现的双曲型边缘激子极化激元、β-Ga2O3中发现的双曲型剪切极化激元等的产生机制、光学性质及其调控方法进行讨论和分析，给出了四种极化激元的对比示意图（图2）；文章还对天然双曲型二维材料在谷量子干涉、中红外高温偏振片、自发辐射增强、近场热辐射等领域中的应用进行了综述讨论。
图1实验中被证实的16种范德瓦尔斯晶体的天然双曲色散的工作波长范围，图中的彩虹颜色区域表示可见光波段
图2四种极化激元的产生机制示意图
文章最后对于在天然双曲型二维材料中研究极化激元的未来方向进行了展望，对今后的潜在应用前景及可能存在的问题进行了讨论。
阅读原文：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/nr/d2nr04181b/unauth
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