科技日?qǐng)?bào)記者 陳曦 通訊員 戴建芳
物體對(duì)光的散射是自然中普遍存在的物理現(xiàn)象，例如太陽(yáng)光被大氣分子以及懸浮粒子散射，才有了藍(lán)天、白云、彩虹等各種奇妙的光學(xué)現(xiàn)象。同時(shí)散射現(xiàn)象也是眾多光科學(xué)技術(shù)的核心之一。近日南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院蔡衛(wèi)教授、許京軍教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組，在特定條件下，觀測(cè)到中紅外光被原子尺度起伏結(jié)構(gòu)的面內(nèi)強(qiáng)散射，并進(jìn)一步通過改變門電壓實(shí)現(xiàn)了調(diào)控。該研究對(duì)于利用原子尺度的納米結(jié)構(gòu)操控光等方面具有重要意義，成果2月21日在線發(fā)表在國(guó)際期刊《自然通訊》上。
據(jù)介紹，散射現(xiàn)象發(fā)生的強(qiáng)弱，極大地依賴于入射光的波長(zhǎng)及散射體的特征尺寸的比值，通常納米尺度的結(jié)構(gòu)對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的十微米量級(jí)的中紅外光的散射較弱。如何利用光散射效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)極端納米尺度乃至原子尺度的微納結(jié)構(gòu)對(duì)于中紅外光的強(qiáng)散射，對(duì)于高度集成光學(xué)器件以及中紅外傳感等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用意義。
蔡衛(wèi)和許京軍教授課題組在納米尺度光操控方向經(jīng)過長(zhǎng)期探索取得了一系列進(jìn)展，如能帶和費(fèi)米能級(jí)獨(dú)立調(diào)控下雙層石墨烯光學(xué)性質(zhì)的納米尺度探測(cè)、人工誘導(dǎo)電子型邊界對(duì)石墨烯等離激元波反射的可控調(diào)節(jié)等。
此次課題組基于單層石墨烯/氮化硼/金三層結(jié)構(gòu)中的超高局域的石墨烯聲學(xué)等離激元模式，在結(jié)構(gòu)特征尺寸與光的入射波長(zhǎng)比在約萬分之一的條件下，觀測(cè)到中紅外光被原子尺度起伏結(jié)構(gòu)的面內(nèi)強(qiáng)散射，并進(jìn)一步通過改變門電壓實(shí)現(xiàn)了調(diào)控。蔡衛(wèi)表示，其物理機(jī)制來自石墨烯聲學(xué)等離激元的超高局域特性，可實(shí)現(xiàn)中紅外光波長(zhǎng)約百倍的壓縮，從而使得該現(xiàn)象得以發(fā)生。
（受訪者供圖）
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