哈工大納米光子學新進展，為新型光子器件開啟新大門

近年來，石墨烯材料以其獨特的物性吸引了科學界廣泛的研究關注，英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因在石墨烯方面的研究榮獲獲得2010年度諾貝爾物理學獎。石墨烯由單層碳原子的二維六角格子構成，其低能能帶呈現出無質量手征的Dirac電子特徵，其布里淵區包含K和K』兩個不等價的能谷。石墨烯中的這兩個谷由時間反演對稱性相聯繫，這與電子自旋十分類似。所以石墨烯的谷自由度可視為贗自旋。

贗自旋是描述石墨烯等二維材料中電子特殊行為的一個重要概念。雖然贗自旋本身就是一種軌道角動量，但二維材料中的贗自旋並不是真正的電子自旋，無法與磁場直接作用而被認為無法被測量。利用人工材料構造的光學石墨烯結構是研究石墨烯材料中電子類似性質的有效平台，其贗自旋已被證明和實驗證實可以被探測。

但是，光的自旋和贗自旋之間的相互作用則尚未有人研究。

近日，哈爾濱工業大學在納米光子學方面研究取得新進展，理學院物理系青年教師劉建龍博士以第一作者身份在自然出版集團旗下的英文光學國際學術期刊《光：科學與應用》上發表題為《交錯光學石墨烯中贗自旋引發的手性》的研究論文。

劉建龍提出可以利用交錯型的光學石墨烯結構，通過亞波長物體的散射，使光的自旋向軌道角動量轉換，讓光的自旋與贗自旋發生強烈耦合，使得透射光的透過率具有手性選擇性。該論文從理論上證明了光的自旋和贗自旋的耦合，使得贗自旋成為一個可以被直接激發、測量並有效利用的物理量，為未來基於贗自旋的新型光子器件的研究開啟了一扇新的大門。

文章鏈接：

Jian-Long Liu, et al, "Pseudospin-induced chirality with staggered optical graphene," Light: Science & Applications (2016) 5, e16094; doi:10.1038/lsa.2016.94（來源：e科網）

TAG:探索吧 |

※北京大學：新一代微型雙光子熒光顯微鏡研製成功
※北京大學研製出雙光子熒光顯微鏡
※量子力學新成果：紅藍雙色疊加態光子誕生
※在美國海軍資助下，美國羅切斯特理工學院開發出基於光子學的新型感測技術，實現了量子領域一大突破
※微波光子器件研究頻獲突破 石墨烯在微波光子學中崛起
※華東師範大學葛建平團隊：「電子墨水」與光子晶體彩色灰度印刷
※混合硅激光器可用於大規模生產光子器件
※科學家首次利用光學晶元實現光子角動量編碼技術
※神經網路演算法可採用新型光子技術快速實現
※牛津大學科學家領銜研發新型光子晶元，運算速度比人腦快1000倍
※祛斑——科學選用「光子」
※《PNAS》東南大學趙遠錦教授團隊研製出自修復光子晶體水凝膠
※納米光子學與熱電技術融合，讓太陽能採集更高效
※上海光機所在高亮度大模場光子晶體石英光纖製作方面取得重要進展
※能以光速進行深度學習的納米光子處理器
※有機雙光子熒光染料在生物成像中的應用取得新進展
※中國首台微波光子雷達誕生
※光子電腦大突破：光首次被儲存為聲音！
※中國科學家首次實現光子遠距瞬間轉移！麻省學者：邁向量子化世界裡程碑！