該研究的核心創(chuàng)新點(diǎn)在于研究人員在堆疊二維材料形成的莫爾超晶格中發(fā)現(xiàn)了一種嶄新的納米光調(diào)控機(jī)制。轉(zhuǎn)角雙層石墨烯中存在具有不同堆疊方式的區(qū)域，就好像國際象棋棋盤的黑白區(qū)域，相鄰區(qū)域之間存在邊界（即疇壁）。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過改變疇壁的局部應(yīng)變方向，能夠?qū)崿F(xiàn)極化激元與疇壁相互作用的開關(guān)操作和連續(xù)調(diào)控（圖1），這一現(xiàn)象源于疇壁中的一維（拓?fù)洌┝孔討B(tài)隨著應(yīng)變方向改變而發(fā)生的巨大變化。他們進(jìn)一步展示了莫爾疇壁超晶格可以構(gòu)成天然的漸變極化激元表面，疇壁網(wǎng)絡(luò)的空間變化可以在約10納米（十萬分之一毫米）的尺度實(shí)現(xiàn)光與物質(zhì)相互作用的空間開關(guān)與空間調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)極化激元波前、相位和傳播方向的操控（圖2）。

圖2.漸變莫爾超晶格對納米光的空間開關(guān)與空間調(diào)控

近年來，隨著二維疇壁控制技術(shù)的快速發(fā)展，該研究展示的疇壁超晶格將有望實(shí)現(xiàn)集成光子芯片的功能，在納米尺度對光子進(jìn)行靈活多樣的“可編程”開關(guān)和操控。此研究工作為納米光的量子調(diào)控提供了全新方案，將大大推動“莫爾量子光子學(xué)”的發(fā)展，為新型光子芯片研發(fā)及其在上述多個重要領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了全新道路。

四川大學(xué)物理學(xué)院博士生代珍兵（現(xiàn)為四川師范大學(xué)副教授）、南方科技大學(xué)博士后凡華為論文的共同第一作者；四川大學(xué)物理學(xué)院李志強(qiáng)教授與南方科技大學(xué)物理系趙悅教授為論文的共同通訊作者。論文合作者還包括美國布法羅大學(xué)Vasili Perebeinos教授等。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adq7445