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與電子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等諸多優(yōu)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(xué)衍射極限的存在，很難實現(xiàn)納米尺度上光信息的傳輸和處理，阻礙了光子優(yōu)異性能的發(fā)揮。”論文通訊作者之一、國家納米科學(xué)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(zhì)耦合形成的準粒子。它具有優(yōu)異的光場壓縮能力，可以輕易突破光學(xué)衍射極限，將光波長壓縮到納米尺度進行操控，實現(xiàn)納米尺度上光信息的傳輸和處理。

利用近場光學(xué)顯微鏡，戴慶課題組與合作者成功構(gòu)建石墨烯/α相氧化鉬異質(zhì)結(jié)，實現(xiàn)極化激元等頻輪廓從開口到閉合的動態(tài)、可逆拓撲轉(zhuǎn)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10微米波長的紅外光壓縮成幾十納米波長的極化激元，并調(diào)控性能實現(xiàn)平面內(nèi)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(xiàn)納米尺度的光操控，未來有望實現(xiàn)納米尺度的光電融合。值得一提的是，《自然·納米技術(shù)》還專門為這項研究成果配發(fā)評述文章。