科学家在石膏中发现新型光波传播特性

发布:cyqdesign 2025-07-22 00:06 阅读:27

曼彻斯特大学国家石墨烯研究所与西班牙奥维耶多大学的科学家在《科学进展》发表的最新研究揭示,石膏这种常用于建筑灰浆和粉笔的矿物具有一种前所未见的光学特性。

研究团队在二维石膏薄片中观测到一种被称为"剪切声子极化激元"的罕见波。这种光-物质混合波产生于光与晶体原子振动间的相互作用,能以特殊方式穿透材料并将光线压缩至极小空间。

研究发现石膏薄片中的这种波会发生拓扑转变:从双曲型传播变为椭圆型传播,期间会经历独特的"渠化"状态。

这种转变使科学家能精确调控光波在材料中的传播路径。论文共同通讯作者Pablo Díaz Núñez博士指出:"以往对剪切声子极化激元的研究仅局限于双曲型块状晶体,我们首次在二维材料中观测到从双曲型到椭圆型的拓扑转变,其间还存在渠化状态。更惊人的是,我们成功将光波压缩至真空波长1/25的空间,并使其速度大幅降低。"

研究还揭示了晶体对称性的关键作用。石膏所属的单斜晶系具有低对称性特征,这种结构特性导致了光传播的不对称性和能量损耗,而这正是剪切极化激元的本质特征。

该发现不仅推进了声子极化激元的基础研究,更为热管理、超分辨传感成像等需精密控光的领域开辟新途径。研究团队指出,石膏将成为探索非厄米光子学等前沿领域的新型平台。

相关链接:https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.adw3452

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