南京大学物理学院在光学能脊态方面取得重要进展

中所山大学物理学院、光电金属材料与应用国际组织重点检验室董正德客座教授研究临时工开发新团队用简单的全介质归一化无线电波石墨烯发挥作用了复杂的节线的环自由电子和能棱束缚态，并检验确认了能棱无线电波石墨烯带隙中所的凹凸不平束缚态。该临时工以“Ideal Nodal Rings of One-Dimensional Photonic Crystals in the Visible Region”为题，于近日发表在透镜领域高层次期刊《Light: Science Wild Applications》上。

透镜量子力学锥是一种多种不同的频域电介质自由电子束缚态，普遍依赖于于各种二维无线电波石墨烯中所。通过带入空间反演磁矩破缺，透镜量子力学锥不会发生弃自由电子从而过渡到至能谷束缚态。比起可不的，透镜节线的环是一种依赖于于建模系统的电介质自由电子束缚态，它在电介质中所展现借助于为一个闭合的圆的环。通过带入磁矩破缺，节线的环可以过渡到至能棱束缚态。能棱束缚态具有丰富的透镜用到暴力，如无线电波胜镜面、凹凸不平形态依赖于的的卡–汉森振幅等。然而，复杂的建模形态不利于上述用到暴力在更高光频段发挥作用，甚至进一步获取新型持续性无线电波器件。为此，如何用简单的透镜形态来发挥作用能棱束缚态，成为该领域迫切需要可不对的原因。

针对上述原因，研究临时工开发新团队核心内容将归一化无线电波石墨烯非周期侧向的动量考量进来，变化多端地透过面内的螺旋磁矩，再一设计借助于理想的节线的环电介质。研究临时工开发新团队用到电感耦合强磁场增强化学气相石灰岩方法（ICP-CVD）制备了样本，校准借助于500-1100 nm频段的角判断照射谱，确认了节线的环的依赖于。进一步，研究临时工开发新团队打破无线电波石墨烯的空间反演磁矩，使得节线的环自由电子过渡到到有带隙的能棱束缚态，并通过近似值流形不变量预言该带隙中所依赖于受流形保护的用户界面束缚态。紧密结合前期开发新的低损耗富硅氮化硅薄层繁殖工艺，研究临时工开发新团队制备借助于样本，并校准600-1100 nm频段的角判断照射谱，在检验上测量到用户界面束缚态。此外，研究临时工开发新团队还发现节线的环和透镜Tamm束缚态之间依赖于密切的联系。透镜Tamm束缚态是在归一化无线电波石墨烯和钛的用户界面西北侧可能依赖于的一种凹凸不平束缚态。研究临时工开发新团队发现钛和节线的环无线电波石墨烯的用户界面西北侧必定不会依赖于透镜Tamm束缚态，该论断为随机性指借助于并设计透镜Tamm束缚态提供了理论指导。研究临时工开发新团队用到电子束蒸发方法在归一化节线的环无线电波石墨烯凹凸不平镀上一层银膜，通过校准600-1000 nm频段的角判断照射谱确认了透镜Tamm束缚态的依赖于。

该临时工为在透镜频段发挥作用凹凸不平束缚态的胜镜面、凹凸不平形态依赖于的的卡–汉森振幅等透镜现象提供了基础。此外，通过带入其他一般来说的磁矩破缺，节线的环也可以过渡到至外尔点自由电子。因此，该临时工也为探索外尔点及其相关的流形凹凸不平束缚态在微纳透镜中所的可不用提供了可能。

(a)节线的环自由电子电介质图；(b)和(c)：节线的环解自由电子后带隙中所凹凸不平束缚态色散双曲线的(b)模拟和(c)检验校准结果

该临时工由中所山大学单独进行（唯一署名单位），郝伟民博士后为第一写作者，蔡文杰客座教授和董正德客座教授为共同通讯写作者。上述临时工给与了国际组织自然科学基金重点项目、广东省杰青等省市项目，以及光电金属材料与应用国际组织重点检验室和物理学院的大力支持。

撰文：郝伟民