華中科大在近場光學成像方向取得重要進展

近日，《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）在線刊發(fā)華中科技大學李培寧教授團隊題目為“Van der Waals quaternary oxides for tunable low-loss anisotropic polaritonics“研究成果。

掃描近場光學顯微鏡通過金屬針尖與樣品近距離作用實現(xiàn)局域隱失波增強，在超高分辨光學成像與探測方面具有獨特的優(yōu)勢。這一技術(shù)實現(xiàn)了對材料物性的納米級空間分辨率表征，已廣泛應(yīng)用在微納尺度的物理、化學、生物和信息等研究領(lǐng)域。

李培寧教授團隊利用高分辨近場光學顯微鏡技術(shù)，在范德華四元氧化物中成像了新型可調(diào)控的極化激元電磁波。這種新型電磁波模式壽命高、損耗低且群速度極慢，為光速的1/3000，壽命為ps量級，這種極慢的群速度和超長壽命有效增強了光與物質(zhì)相互作用，為實現(xiàn)高靈敏分子傳感和光電探測提供了新的可能。

研究團隊進一步通過范德華四元氧化物的金屬陽離子替換，實現(xiàn)了對極化激元傳播特性的按需調(diào)控。如下圖所示，超高分辨近場成像研究清晰地展示了材料中陽離子替換能夠?qū)崿F(xiàn)對聲子極化激元從雙曲—橢圓和面內(nèi)各向同性—面內(nèi)各向異性的調(diào)控。該工作實現(xiàn)聲子極化激元的可調(diào)諧，豐富了各向異性聲子極化激元研究的范德華體系，在微納光學領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。

原子工程調(diào)控面內(nèi)各向異性聲子極化激元

該工作與中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所合作完成，李培寧教授和趙三根研究員為通訊作者，華中科技大學博士生孫甜和物構(gòu)所副研究員陳閏堃為共同第一作者。該工作得到了國家自然科學基金、湖北省自然科學基金和武漢光電國家研究中心創(chuàng)新基金的資助。

論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41565-024-01628-y

審核編輯：劉清