中国地质大学最新Nature
2025-07-22
6366
iNature 2025年7月16日，中国地质大学戴志高、李国岗、新加坡南洋理工大学王岐捷、胡光伟共同通讯在Nature在线发表题为“Long-range hyperbolic polaritons on a non-hyperbolic crystal surface”的研究论文，该研究证明了非双曲钒酸钇（YVO4）晶体中双曲表面声子极化子的出现。
在双曲晶体（如六方氮化硼、α-MoO4等）中，介电张量分量符号相反的特性使其支持双曲极化激元（hSPhPs），其强光-物质相互作用在纳米光学领域备受关注。然而，此类材料的光学响应受限于固定的Reststrahlen波段，且缺乏动态调谐能力，限制了实际应用。现有调控技术（如扭转、几何调谐等）操作复杂且难以适用于表面极化激元。因此，探索非双曲晶体在非双曲频谱区实现hSPhPs，并开发原位动态调制方法，成为突破应用瓶颈的关键。
块体非双曲面材料表面的双曲面声子极化子（图源自Nature ）
该研究通过实空间纳米成像与理论分析，观察到YVO4在其介电张量分量均为负值的非双曲频段（800–950 cm-¹）内呈现双曲波前。进一步通过室温至低温的温度调控，实现了极化激元色散的原位拓扑相变：从双曲态到沟道态（canalization），最终过渡至椭圆态。这种温度控制的色散工程不仅精确调控了极化激元拓扑结构，还调制了其波长与群速度，同时展现出低损耗、长程传播（59 μm@150 K）及高灵敏度的特性。该研究打破了双曲极化激元对双曲晶体的依赖，为负折射、超透镜、极化激元化学及集成光子学等应用开辟了新路径。
