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近日，一項(xiàng)發(fā)表于《自然·物理學(xué)》（Nature Physics）的研究揭示，二維材料自身結(jié)構(gòu)可形成天然的“光學(xué)腔”，有效捕獲光與電子，從而為理解和調(diào)控奇異量子相提供了全新機(jī)制。 二維材料因其超導(dǎo)性、特殊磁性等新穎量子態(tài)而備受關(guān)注。由德國(guó)馬克斯·普朗克物質(zhì)結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)研究所、美國(guó)哥倫比亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)自主研發(fā)的芯片級(jí)太赫茲光譜儀，在常見(jiàn)二維材料堆疊中觀測(cè)到顯著的腔效應(yīng)。 研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太赫茲波作用于二維材料時(shí)，材料邊緣會(huì)作為天然反射鏡，使電子激發(fā)產(chǎn)生的等離激元極化激元——一種光與電子耦合形成的混合準(zhǔn)粒子——在有限區(qū)域內(nèi)形成駐波。這種現(xiàn)象類似于弦樂(lè)器中由邊界決定的共振模式。 在多層二維材料器件中，每一層均可形成獨(dú)立的納米級(jí)光學(xué)腔。層間等離激元的強(qiáng)耦合作用會(huì)顯著改變系統(tǒng)的振動(dòng)頻率，為調(diào)控量子行為提供了潛在手段。 研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步建立了精確的理論模型，僅需輸入少數(shù)幾何參數(shù)即可預(yù)測(cè)材料的光學(xué)響應(yīng)。該模型極大簡(jiǎn)化了材料特性的分析流程，使得通過(guò)設(shè)計(jì)樣品結(jié)構(gòu)來(lái)獲取特定量子性質(zhì)成為可能。 目前，研究人員正利用該方法系統(tǒng)研究不同二維材料在不同溫度、磁場(chǎng)等條件下的量子行為，以期揭示更多奇異量子相的物理機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了對(duì)二維材料中光-物質(zhì)相互作用的理解，也為未來(lái)量子器件的設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新路徑。 《賽特科技日?qǐng)?bào)》網(wǎng)站（https://scitechdaily.com） |
