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上海交大物理与天文学院史志文课题组实现碳纳米管阵列/六方氮化硼异质结中拓扑极化激元的观测与调控
10 小时前
近日，上海交通大学史志文教授课题组与合作者在《Nature Communications》上发表了题为“Frequency-dependent topological polaritons in carbon nanotube array/hBN heterostructures”的研究成果。该研究报道了碳纳米管阵列与六方氮化硼（hBN）异质结构中的拓扑极化激元现象。表面极化激元是光子与电子、声子等粒子相互作用形成的集体振荡模式，这种电磁波被局域在材料表面，能够突破衍射极限，实现在深度亚波长尺度下对光的调控。研究团队通过实验，实现了碳纳米管阵列双曲等离激元与六方氮化硼声子极化激元的杂化耦合，并观测到了该结构中依赖于激发光频率的极化激元拓扑转变。当激发光频率远离氮化硼的剩余射线带时，等离激元呈现双曲形图案；而当激发光频率进入氮化硼的剩余射线带时，等离激元波前形状变为椭圆形。这两种不同拓扑形状的极化激元具有完全不同的能量和动量传播方向。此外，研究团队还在环形碳纳米管阵列与六方氮化硼结构上观测到了耦合极化激元的回音壁模式，这种模式为未来纳米光电集成器件提供了创新思路，也为研究纳米尺度光与物质相互作用提供了新的平台。
