《自然·材料》：上海交大戴庆团队提出极化激元损耗工程
上证报中国证券网讯（记者 曾庆怡）9月7日，上海交通大学材料科学与工程学院戴庆团队联合国家纳米科学中心胡海、南京大学朱马光，在《自然·材料》（Nature Materials）发表研究成果，提出极化激元“损耗工程”方法。团队利用电学可调的各向异性耗散，实现极化激元传播对称性的主动编程，为可重构纳米光子器件提供了新的设计思路。
据介绍，强亚波长光场约束有利于缩小器件、增强光与物质相互作用，但往往伴随显著损耗。极化激元调控通常侧重于介电响应实部、模式杂化及晶体对称性。此研究将表征耗散的介电响应虚部作为主动调控参数，通过设计不同动量通道的衰减，重塑极化激元的传播特征。
研究团队构建了氧化钼与顺排碳纳米管薄膜异质结。在所研究的中红外波段，碳管载流子的过阻尼响应使其通过近场产生各向异性电阻耦合，形成可电调的“动量空间损耗滤波器”。当氧化钼晶轴与碳管排列方向形成一定转角时，介电响应实部与虚部的主轴错位引入非厄米耦合，使对称双曲波前演化为不对称剪切波前。通过栅压调节载流子浓度及耗散强度，团队在固定器件结构中实现了这一过程的连续、可逆调控。近场成像、电学输运和红外光谱结合理论计算，支持了耗散主导的调控机制。
记者了解到，这一方法通过耗散耦合实现模式筛选，无须依赖两种极化激元模式的相干杂化。面向高速光互联，等离激元—有机混合等强约束电光平台同样面临尺寸、效率与损耗之间的权衡。可编程耗散为利用模式衰减实现传输对比度调节、通道选择和光场重构提供了新的物理思路，可作为下一代紧凑电光调制、开关与路由器件的前瞻性技术储备；向通信波段和高速器件的拓展，还需材料适配与器件性能验证。
据悉，论文题为Electrically Programmable Polariton Symmetry Breaking via Non-Hermitian Dissipation Engineering。戴庆、胡海、朱马光为共同通讯作者；陈娜、滕汉超、孙逸夫为共同第一作者。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京市科技新星计划、中国博士后科学基金、北京市自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目支持。