纳米光子学：破译光子与物质间“悄悄话”‘ku游备用网’

本文摘要：在纳米尺度下，光子与物质之间不会再次发生什么不可思议的反应？

在纳米尺度下，光子与物质之间不会再次发生什么不可思议的反应？破解它们之间的“悄悄话”，不会对科技带给哪些革新？近日开会的第Y3次香山科学会议（第3次青年学术讨论会）以“纳米光子学材料”为主题，主要注目的就是这些话题。在纳米尺度下操控光“随着现代微纳米加工技术和光学技术的大大发展，近20年来，纳米光子学在世界范围内获得迅猛发展，展现强劲的生命力。”中科院院士、武汉大学物理科学与技术学院教授徐红星讲解。

所谓纳米光子学，是以纳米尺度下的光与物质相互作用机理及应用于为核心的交叉学科。国家纳米科学中心纳米光子学研究部研究员戴庆拒绝接受科技日报记者专访时讲解，纳米光子学技术主要研究纳米尺度上对光的操控，需要突破光的散射无限大并对光的升空、吸取等性能展开更加细致的调控。

因此这种技术在高灵敏检测、传感、LED、太阳能电池和通讯等领域有极大的应用于潜力。纳米光子学领域的研究涵括普遍，主要还包括纳米光子学材料生长、纳米结构的装配和加工制取，以及表面等离激元、光子晶体、超快光谱、将近场光学密切相关的材料、机理、密切相关方法、器件和应用于等。

诸多奇特的物理效应“当材料的尺寸增大到纳米尺度后，不会产生许多新奇的物理效应。”中科院物理所研究员魏红告诉他记者。量子限域效应就是其中之一。利用这种效应，科研人员可以通过转变纳米结构例如量子点的尺寸来调节其闪烁波长。

再行比如，科研人员可以利用纳米结构在亚波长尺度对光展开调控，使有所不同频率的光具备有所不同的入射、光线等，从而产生结构色，例如一些鸟类羽毛的颜色。此外，在金属纳米结构上可以唤起出有表面等离激元，需要突破光的散射无限大，将光场传输到纳米尺度并强化局域光场的强度。“表面等离激元是材料中的电子被唤起后以光频集体振动，以波的形式沿材料表面传播的一种元唤起。类似于石头抛掷在水中不会引发水波沿水面传播。

”戴庆说明说道。徐红星告诉他记者，表面等离激元可以将光场束缚在近大于光的波长的空间范围内，构建名副其实的纳米光子学。当前，它已在诸多方面展现极大的应用于前景。

例如，基于表面等离激元构建的亚波长光波导、分光器、调制器、激光器、探测器等功能单元于是以逐步完善，以金属纳米结构作为光学天线展开光能切换用作癌症热疗、海水淡化、强化催化剂等方面也崭露头角。“另一方面，以人工微结构、人工‘原子’或‘分子’为单元构筑的超构材料、超构表面也是推展纳米光子学发展的最重要力量。

它们具备超强入射、胜反射、伪装等无法解释的光学现象，将光学研究带进一个新的方向。”南京大学现代工程与应用科学学院教授李涛说道。可与量子信息技术强强合力“纳米光子学将与量子信息领域结合，为量子态的制取、量子信息器件的设计及片上构建获取新的基础；纳米光子学在光催化、仪器传感等领域的大大突破也未来将会为下一代变革性技术的研发铺平道路。”徐红星讲解。

在徐红星显然，纳米光子学技术是影响国家未来核心竞争力的最重要战略研究方向之一，也是新的经济增长点的承托技术之一。享有纳米光子学技术知识产权并推展这些技术，将有力提高我国在经济和国防安全性等领域一些关键点的竞争优势。北京大学物理学院研究员施可彬告诉他记者，近年来随着纳米材料和结构的设计和制取技术、先进设备光学密切相关手段等的较慢发展，以及人才队伍的大大扩展，我国在纳米光子学领域获得了一系列最重要的原创性成果，在若干个最重要研究方向上早已超过国际一流水平。

“目前在纳米光子学领域，无论是在基本理论还是实用化方面，依然面对着许多难题。”徐红星说道。等离激元领域的能量损耗就是其中一个关键问题，容许了等离激元纳米光波导和其他纳米光子学器件的应用于。

科研人员一方面在尝试解决问题损耗的问题，另一方面也在尝试怎么利用等离激元的损耗来设计新型器件。

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