四川大学科研团队在量子纳米光子学领域取得重要研究进展

该研究的核心创新点在于研究人员在堆叠二维材料形成的莫尔超晶格中发现了一种崭新的纳米光调控机制。转角双层石墨烯中存在具有不同堆叠方式的区域，就好像国际象棋棋盘的黑白区域，相邻区域之间存在边界（即畴壁）。研究人员发现，通过改变畴壁的局部应变方向，能够实现极化激元与畴壁相互作用的开关操作和连续调控（图1），这一现象源于畴壁中的一维（拓扑）量子态随着应变方向改变而发生的巨大变化。他们进一步展示了莫尔畴壁超晶格可以构成天然的渐变极化激元表面，畴壁网络的空间变化可以在约10纳米（十万分之一毫米）的尺度实现光与物质相互作用的空间开关与空间调控，进而实现极化激元波前、相位和传播方向的操控（图2）。

图2.渐变莫尔超晶格对纳米光的空间开关与空间调控

近年来，随着二维畴壁控制技术的快速发展，该研究展示的畴壁超晶格将有望实现集成光子芯片的功能，在纳米尺度对光子进行灵活多样的“可编程”开关和操控。此研究工作为纳米光的量子调控提供了全新方案，将大大推动“莫尔量子光子学”的发展，为新型光子芯片研发及其在上述多个重要领域的应用开辟了全新道路。

四川大学物理学院博士生代珍兵（现为四川师范大学副教授）、南方科技大学博士后凡华为论文的共同第一作者；四川大学物理学院李志强教授与南方科技大学物理系赵悦教授为论文的共同通讯作者。论文合作者还包括美国布法罗大学Vasili Perebeinos教授等。该研究得到了国家自然科学基金委等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adq7445