科学家首次在稀土晶体中发现双曲声子极化激元

 

双曲材料因其独特的电磁特性被视为纳米光子学的核心载体之一，但其光学响应被限制在固定的双曲频段，极大限制了应用潜力。

中国地质大学（武汉）研究团队合影。受访单位供图

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中国地质大学（武汉）李国岗教授、戴志高教授团队联合新加坡南洋理工大学王岐捷教授、胡光维（南洋助理教授）团队首次在非双曲晶体钒酸钇中观察到“双曲表面声子极化激元”，突破了学界对双曲极化激元依赖“本征双曲材料”的传统认知，提出了“非双曲极化激元”新范式。近日，《自然》在线发表了这项成果。

据悉，稀土材料因其独特的光、电、磁、催化等性能，被誉为“工业维生素”，在现代高科技领域中扮演着不可或缺的关键角色。本项研究以稀土晶体钒酸钇为平台，通过实空间纳米成像与理论分析，在该材料的非双曲频段内发现了具有双曲色散特征的表面极化激元。通过温度调控，研究团队实现了极化激元从双曲型到椭圆型的光学拓扑相变，并揭示其低损耗、长距离传播特性。

专家介绍，该研究极大拓展了极化激元可调控性的频谱范围和双曲材料库，并拓展了稀土材料在极化激元纳米光子学领域的新应用，可为高灵敏传感、超分辨成像等应用提供关键支撑。

相关论文：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09288-1

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