Science：纳米光开关

哥伦比亚大学领导的研究团队开发了一种可控制层状晶体，这种晶体的成像能力突破了通常的限制。

这一发现是控制纳米光的重要一步。纳米光是一种可达到人类想象中最小尺度的光。同时，这一发现也对光量子信息处理领域大有脾益，该领域旨在解决计算和通信方面的难题。

“借助超快纳米级显微镜，我们发现了一种用光控制晶体的新方法；原本难以捉摸的光子特性，现在可以随意切换。” 哥伦比亚大学博士后、此项研究的首席研究员Aaron Sternbach说。“这种效应非常短暂，仅持续万亿分之一秒，但这种现象仍然可以被清楚地观察到。”

这项研究发表在2月4日的Science上。

图1 被限制在范德华半导体二硒化钨平面内的光激发的载流子气；由此产生的双曲色散允许纳米光通过

光线不可能被无限聚焦。即便在显微镜下，两个相距过近的物体看上去也会合二为一。但是在一种被称为范德华晶体的特殊层状晶体材料中，光的聚焦极限有时可以被突破。在这种特殊情况下，光可以被完全限制在这种材料中，再小的物体也可以被清楚地分辨。

实验中，哥伦比亚大学的研究人员对一种被称为二硒化钨的范德华晶体进行了研究。这种晶体结构独特，可与光发生强烈相互作用，因此有潜力集成到电子和光子技术中去。

科学家们通过使用光脉冲照射晶体，改变了晶体的电子结构。经由“光开关”打开的电子结构，使得晶体具备了独特的特性：纳米尺度上的超精细细节可通过晶体传输，并在晶体表面成像。

该文章展示了一种控制纳米光传播的新方法。在纳米尺度上的操控光，即纳米光子学，已成为研究人员感兴趣的一个关键领域，致力于追求传统光子学和电子学方法无法实现的技术方法，以满足日益增长的技术需求。

哥伦比亚大学希金斯物理教授、文章的主要作者Dmitri Basov认为，该团队的发现将开启量子研究的新领域。他说：“激光脉冲使我们能在这种模型半导体中制造一种新的电子状态，尽管这个状态只能持续几皮秒的时间。这一发现将开启新材料中使用光学来操纵量子相位的研究大门。”