更好地在納米尺度操控光子實現光電融合，是未來大幅提升信息處理能力的關鍵。21日，記者從國家納米科學中心獲悉，該中心研究人員與合作者在極化激元領域取得新進展，大幅提高了納米尺度的光子精確操控水平，對提升納米成像和光學傳感等應用性能具有重要意義。相關研究成果在線發表於《自然·納米技術》雜誌。

與電子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等諸多優勢，被寄予未來大幅提升信息處理能力的厚望。“然而，由於光學衍射極限的存在，很難實現納米尺度上光信息的傳輸和處理，阻礙了光子優異性能的發揮。”論文通訊作者之一、國家納米科學中心研究員戴慶介紹。

極化激元是一種存在於材料表界面的特殊電磁模式，也可以認為是一種光子與物質耦合形成的準粒子。它具有優異的光場壓縮能力，可以輕易突破光學衍射極限，將光波長壓縮到納米尺度進行操控，實現納米尺度上光信息的傳輸和處理。

利用近場光學顯微鏡，戴慶課題組與合作者成功構建石墨烯/α相氧化鉬異質結，實現極化激元等頻輪廓從開口到閉合的動態、可逆拓撲轉變，並使其傳播方向突破了原有晶向的限制。

“我們在研究中成功將10微米波長的紅外光壓縮成幾十納米波長的極化激元，並調控性能實現平面內的能量聚焦和定向傳播。”戴慶解釋道，這就好像把大象裝進粉筆盒的同時，還可以讓大像在裡面自由活動。

對此，戴慶表示，這項研究利用極化激元成功實現納米尺度的光操控，未來有望實現納米尺度的光電融合。值得一提的是，《自然·納米技術》還專門為這項研究成果配發評述文章。