科技日報記者 陳曦 通訊員 戴建芳
物體對光的散射是自然中普遍存在的物理現象，例如太陽光被大氣分子以及懸浮粒子散射，才有了藍天、白云、彩虹等各種奇妙的光學現象。同時散射現象也是眾多光科學技術的核心之一。近日南開大學物理科學學院蔡衛教授、許京軍教授領導的課題組，在特定條件下，觀測到中紅外光被原子尺度起伏結構的面內強散射，并進一步通過改變門電壓實現了調控。該研究對于利用原子尺度的納米結構操控光等方面具有重要意義，成果2月21日在線發表在國際期刊《自然通訊》上。
據介紹，散射現象發生的強弱，極大地依賴于入射光的波長及散射體的特征尺寸的比值，通常納米尺度的結構對波長較長的十微米量級的中紅外光的散射較弱。如何利用光散射效應，實現極端納米尺度乃至原子尺度的微納結構對于中紅外光的強散射，對于高度集成光學器件以及中紅外傳感等領域具有重大應用意義。
蔡衛和許京軍教授課題組在納米尺度光操控方向經過長期探索取得了一系列進展，如能帶和費米能級獨立調控下雙層石墨烯光學性質的納米尺度探測、人工誘導電子型邊界對石墨烯等離激元波反射的可控調節等。
此次課題組基于單層石墨烯/氮化硼/金三層結構中的超高局域的石墨烯聲學等離激元模式，在結構特征尺寸與光的入射波長比在約萬分之一的條件下，觀測到中紅外光被原子尺度起伏結構的面內強散射，并進一步通過改變門電壓實現了調控。蔡衛表示，其物理機制來自石墨烯聲學等離激元的超高局域特性，可實現中紅外光波長約百倍的壓縮，從而使得該現象得以發生。
（受訪者供圖）
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