天然双曲材料有望颠覆现有红外光学元件

三氧化钼的面内双曲性为小尺寸光学元件代替传统光学元件提供了机会。特别是，利用该材料（或硫化钡钛）的大平面内双折射，红外波片可以由厚度为几十微米的薄板构成（图1a）。这种波片可以在长波红外波段工作，对于该波段，市售波片非广泛可得，且其厚度也超过了1mm。

此外，利用该材料的平面内双曲性，偏振元件可以由简单的1μm厚度的薄膜制成（图1b），偏振片可以有选择地让某个方向振动的入射光通过。传统偏振片需要更厚，通常还需在其表面形成大量的金属线栅。因此，三氧化钼的显著特性可以大大降低光学元件的尺寸和成本，并且在薄而紧凑型红外器件中具有普适性。

除了传统光学元件，三氧化钼的这种特性还可能推动纳米光子学领域的进展，该领域的重点是将光限制在纳米级尺寸。该材料可在长波红外波段观察到双曲性，而纳米级的光限制必然意味着突破衍射极限，通常情况下光不能被集中到比其波长小得多的尺寸。三氧化钼可以突破这一限制，因此为生产改进型红外发射器件提供了机会。

例如，由支持极化激元的材料制成的加热纳米级光子结构，可产生一种或多种特定频率的光，而非普通灯泡发出的宽频率范围的光。这种结构提供了类似发光二极管的光源，这种光源可设计成在存在红外线的任何地方工作。另外，这些光子结构发射的光通常是非偏振的（图1c）。只有利用具有面内双曲性的材料，才能产生单一的纯偏振光。

最后，诸如三氧化钼等双曲性材料还可作为超透镜的基础材料，超透镜可对比成像光波长小的物体产生放大图像。这类材料也可用于异质结构（将不同材料层相结合的结构），以制造具有可控特性的纳米光子学元件。

Ma和同事的研究工作再次证明：大自然给予我们的东西远比我们想象的要多。纳米光子学的未来曾一度被认为是需要通过人工材料实现的，但这项研究和过去几年的其他研究都表明：在许多情况下，寻找先进材料的最佳途径是在大量自然材料中寻找。这些研究的成果为红外光学和纳米光子学领域贡献了实质性进展，或能使红外成像及探测像可见光成像那样普及，让现场急救人员“透视”烟雾、即时医学诊断以及增强化学光谱学等愿景成为可能。