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(資料圖片)

瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員發現了一種在納米級捕獲，放大和連接光與物質的全新方法。使用由堆疊的原子級薄材料制成的小盒子，他們成功地創造了一種光和物質成為一體的反饋回路。這項發現最近發表在Nature Nanotechnology上，為納米光子學領域開辟了新的可能性。

光子學關注各種使用光的方法。光纖通信是光子學的一個例子，光電探測器和太陽能電池背后的技術也是如此。當光子元件太小以至于以納米為單位測量時，這稱為納米光子學。為了突破這種微小格式的可能范圍，基礎研究的進展至關重要。Chalmers研究人員的創新“燈箱”使得光與物質之間的交替發生得如此之快，以至于不再可能區分這兩種狀態。光和物質成為一體。

“我們創造了一種由光和物質的相等部分組成的混合物。這一概念為基礎研究和應用納米光子學開辟了新的大門，對此有很大的科學興趣，”該部門的研究員Ruggero Verre說。 Chalmers的物理學和科學文章的作者之一。

當Verre和他的部門同事Timur Shegai，Denis Baranov，Battulga Munkhbat和MikaelK?ll以創新的方式結合兩個不同的概念時，發現了這一發現。MikaelK?ll的研究團隊正在研究所謂的納米天線，它可以以最有效的方式捕獲和放大光。Timur Shegai的團隊正在研究某種類型的原子級薄二維材料，稱為TMDC材料，類似于石墨烯。通過將天線概念與堆疊的二維材料相結合，創造了新的可能性。

研究人員使用了一種著名的TMDC材料 - 二硫化鎢 - 但是以一種新的方式。通過創建一個微小的共鳴箱 - 就像吉他上的音箱一樣 - 它們能夠使光線和物質在其內部相互作用。諧振盒確保光被捕獲并以材料內部的某個“色調”反彈，從而確保光能可以有效地傳遞到TMDC材料的電子并再次返回。可以說光能在兩種狀態 - 光波和物質 - 之間振蕩，同時在盒子內被捕獲和放大。研究人員成功地將光和物質非常有效地結合在一個直徑僅為100納米或0.00001厘米的顆粒中。

這種一體化解決方案是基礎研究中意想不到的進步，但也有望為應用光子學提供更緊湊，更具成本效益的解決方案。

“我們成功地證明堆疊的原子級薄材料可以納米結構成微小的光學諧振器，這對光子學應用非常感興趣。由于這是一種使用這種材料的新方法，我們稱之為"TMDC 納米光子學 "。我確信這個研究領域前景光明，“查爾莫斯物理系副教授，該文章的作者之一Timur Shegai說。