四川大学李志强团队在光子材料领域取得重大突破

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https://www.sohu.com/a/846024477_121798711

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https://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2024/12/2024123117719669126234.shtm

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https://www.gelonghui.com/p/1593825

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https://www.opticsjournal.net/News/PT250109000100X3Z6c.html

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https://www.opticsjournal.net/Articles/OJ1284c3a85966e8d7/FullText

近日，四川大学物理学院李志强教授团队在国际顶尖期刊《Science Advances》上发表重要研究成果，题为“Gradient polaritonic surface with space-variant switchable light-matter interactions in 2D moiré superlattices”。这一突破性发现首次揭示了通过渐变二维体系对纳米光的开关与调控新机制，为新型纳米光子技术的发展开辟了全新路径。

光子技术作为量子科技的重要组成部分，一直是全球科研竞争的焦点。李志强教授表示，如果能在微型芯片上实现对光子的纳米级精准调控，将极大提升信息处理速度和功能。这种技术进步类似于智能手机相对于传统翻盖手机的革命性跨越，将对医学制药、先进制造、人工智能、量子计算等多个领域产生深远影响。

研究团队首次在二维材料中发现了一种空间渐变的多功能光子平台。这种超薄介质具有空间不均匀的光学响应，通过二维材料中光子与物质耦合产生的准粒子（极化激元），能够将光压缩至纳米尺度进行精准调控。

这种新型光子平台在控制损耗、尺寸与光压缩能力等方面相较于传统技术具有显著优势，可以实现许多前所未有的纳米光子学功能，如变换光学和波前工程，为下一代光子芯片的研发及其广泛应用提供了全新的视角和方法。

该研究的核心创新在于在堆叠二维材料形成的莫尔超晶格中发现了一种崭新的纳米光调控机制。转角双层石墨烯中存在具有不同堆叠方式的区域，类似国际象棋棋盘的黑白相间布局。通过改变畴壁的局部应变方向，研究人员实现了极化激元与畴壁相互作用的开关操作和连续调控。

进一步实验表明，莫尔畴壁超晶格能够在约10纳米的尺度上实现光与物质相互作用的空间开关与调控，为极化激元的波前、相位和传播方向的操控开辟了新局面。随着近年来二维畴壁控制技术的快速发展，该研究所展示的畴壁超晶格有望为集成光子芯片赋予更多功能，能够灵活地对光子进行编程、开关和控制。

这项研究由四川大学物理学院李志强教授团队主导，南方科技大学赵悦教授和美国布法罗大学Vasili Perebeinos教授参与合作。四川大学博士生代珍兵（现为四川师范大学副教授）与南方科技大学博士后凡华为论文共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金委等项目的资助。

这一突破不仅为纳米光的量子调控提供了全新方案，也将在“莫尔量子光子学”的发展中起到推动作用，为新型光子芯片研发及其在多个重要领域的应用开辟了全新道路。从长远来看，随着这项技术的广泛应用，量子纳米光子学的飞速发展，将在科学研究、技术创新和人类生活方方面面都留下深深的印记。

这一成果的发表，标志着我国在光子技术领域的研究取得了显著进步，为全球量子科技和光子学研究注入了新的活力与希望。