纳米尺度的光电融合是未来高性能信息器件的重要发展路线。如何在纳米到原子尺度对光精准操控是其中最关键的科学问题。近期国家纳米科学中心的戴庆研究团队与合作者在纳米尺度光电互联领域研究取得了新突破。相关研究成果北京时间2月10日在国际学术期刊《科学》在线发表。

在这项研究中，科研人员构筑了石墨烯和氧化钼范德华材料的异质结构，实现了一种新型的电调控光子晶体管，并且进一步展示了该晶体管用于调控正负折射转换功能。该研究充分发挥了不同材料的纳米光子学特性，从而突破了传统结构光学方案，如使用超材料和光子晶体等在波段、损耗、压缩和调控等多个方面的性能瓶颈。其中，原子层厚的材料为高度压缩的光学模式提供基础，范德华堆垛满足了模式杂化的近场匹配，线性能带结构提供电栅压调制的平台。该研究大幅提高了纳米尺度光波的精确操控水平，为纳米尺度光操控提供新方法，有望应用于光电融合器件与芯片等诸多领域。

极化激元的物理概念最早由我国物理学家于1951年提出，它是一种存在于材料表界面上的电磁模式，能将光场压缩聚焦至很小尺度，因而可实现在纳米尺度上的光信息传输和处理。