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twistronics 应用于光传播并取得突破性发现
2020年10月29日    阅读量:     新闻来源:中国牛涂网 ntw360.com  |  投稿

CUNY(CUNY ASRC)研究生中心高级科学研究中心的科学家带领的研究小组与新加坡国立大学,德克萨斯大学奥斯汀分校和莫纳什大学合作,采用了“双电子学”概念(分层和扭曲二维材料以控制其电特性)以极端的方式操纵光的流动。


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这项发现发表在《自然》杂志上,有望在包括纳米成像设备在内的各种光驱技术中取得跨越式发展。高速,低能耗的光学计算机;和生物传感器中国牛涂网ntw360.com


该团队从最近发现的超导电性中汲取了灵感,该超导电性是在一对堆叠的石墨烯层中旋转到1.1度的“魔术扭曲角”。


在这种配置中,电子没有阻力地流动。单独地,每个石墨烯层都没有表现出特殊的电性能。该发现表明,仔细控制旋转对称性可以揭示意想不到的材料响应。


研究小组发现,可以将一种相似的原理以非常不寻常的方式应用于操纵光。在两个超薄三氧化钼层之间的特定旋转角度下,研究人员能够防止光学衍射,并能够在紧密聚焦的光束中以所需的波长强劲地传播光。


通常,从放置在平坦表面上的小发射器发出的光会像圆石掉入池塘中所激发的波一样,以圆形扩展。在他们的实验中,研究人员堆叠了两片三氧化钼(一种通常用于化学过程的材料),并使其中一层相对于另一层旋转。


当材料被微小的光发射器激发时,随着旋转角度的变化,它们在表面上观察到了可广泛控制的光发射。特别是,他们表明,在光子魔术扭曲角下,配置的双层支持在宽波长范围内紧密聚焦的通道光束中的稳健,无衍射光传播。


“虽然光子-光的量子-具有与电子不同的物理特性,但我们对新发现的旋子学很感兴趣,并一直想知道扭曲的二维材料是否还能为光提供不寻常的传输特性。


从而CUNY ASRC的光子学计划创始理事兼研究生中心爱因斯坦物理学教授安德里亚·阿卢(AndreaAlù)说,这将使基于光子的技术受益匪浅。“


为揭示这一现象,我们使用了三氧化钼薄层。通过将两层这样的层相互堆叠并控制它们的相对旋转,我们观察到了对光导特性的戏剧性控制。在光子魔术角下,光确实而不是衍射,它沿着直线非常狭窄地传播。


新加坡国立大学(NUS)研究生说:“我们的发现是基于相当特定的材料和波长范围,但是通过先进的纳米加工,我们可以对许多其他材料平台进行图案化,以在很宽的光波长范围内复制这些不寻常的光学特征。”


胡光伟,该研究的第一作者,是Alù研究小组的长期访问学者。“我们的研究表明,用于光子的超子能学可以为基于光的技术带来真正令人兴奋的机会,我们很高兴继续探索这些机会,”国大胡同教授的邱国伟教授说。


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