近日，迪拜皇宫_(中国)陈焕阳教授团队和中国地质大学戴志高教授团队，与Qiaoliang Bao博士团队及新加坡国立大学仇成伟教授团队合作，利用天然双轴晶体α-MoO3和各向同性材料石墨烯，在石墨烯和α-MoO3异质结构界面上实现了可调谐的杂化极化激元及其光学拓扑转变，并且在实验上验证了拥有不同厚度α-MoO3的石墨烯/α-MoO3异质结构中存在杂化极化激元。相关成果登上国际期刊Nano Letters封面。
极化激元是一种光子与物质耦合而成的准粒子，能将光场压缩聚焦至纳米尺度，可用于集成光子芯片中的信息传输载体。通常，可在金属和介质界面上，由自由电子和光子相互作用而形成表面等离极化激元，但因其存在欧姆损耗，寿命较低，应用受到限制。近年来，如石墨烯这样的二维层状材料的出现进一步丰富了极化激元的形态，且相比金属极化激元，二维材料中的极化激元具有更低损耗和超高场局域能力，在集成和超薄纳米光子器应用前景广阔。
最新的这项研究发现，基于石墨烯电子结构的动态可协调性，可以在石墨烯和α-MoO3异质结构中实现可调的杂化极化激元及其拓扑转变。同时由于范德华材料色散对厚度的依赖性，α-MoO3的厚度也可以作为调控异质结色散的一个重要参数。这项研究还在实验上验证了石墨烯/α-MoO3异质结构上定制的杂化极化激元的存在，并且通过计算表明异质结构中极化激元相比于α-MoO3中的声子极化激元拥有更长的寿命。
极化激元是目前凝聚态物理、微纳光学、材料科学等多学科交叉的前沿科学领域。这项研究为亚波长光学信号处理及构建片上集成神经形态光子回路提供了新的路径。
