更好地在纳米尺度操控光子实现光电融合，是未来大幅提升信息处理处能力的关键。21日，记者从国家纳米科学中心获悉，该中心研究人员与合作者在极化激元领域取得新进展，大幅提高了纳米尺度的光子精确操控水平，对提升纳米成像和光学传感等应用性能具有重要意义。相关研究成果在线发表于《自然·纳米技术》杂志。
与电子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等诸多优势，被寄予未来大幅提升信息处理能力的厚望。“然而，由于光学衍射极限的存在，很难实现纳米尺度上光信息的传输和处理，阻碍了光子优异性能的发挥。”论文通讯作者之一、国家纳米科学中心研究员戴庆介绍。
极化激元是一种存在于材料表界面的特殊电磁模式，也可以认为是一种光子与物质耦合形成的准粒子。它具有优异的光场压缩能力，可以轻易突破光学衍射极限，将光波长压缩到纳米尺度进行操控，实现纳米尺度上光信息的传输和处理。
利用近场光学显微镜，戴庆课题组与合作者成功构建石墨烯/α相氧化钼异质结，实现极化激元等频轮廓从开口到闭合的动态、可逆拓扑转变，并使其传播方向突破了原有晶向的限制。
“我们在研究中成功将十微米波长的红外光压缩成几十纳米波长的极化激元并调控性能实现平面内的能量聚焦和定向传播。”戴庆解释道，这就好像把大象装进粉笔盒的同时，还可以让大象在里面自由活动。
对此，戴庆表示，这项研究利用极化激元成功实现纳米尺度的光操控，未来有望实现纳米尺度的光电融合。值得一提的是，《自然·纳米技术》还专门为这项研究成果配发评述文章。(科技日报记者 陆成宽)
