最新消息！首次实现声子极化激元电激发

《科技日报》北京3月20日电(记者张佳欣)据最新一期《自然》杂志报道，纽约市立大学的研究人员在创造新的光热材料方面迈出了重要一步：他们首次实现了一种新的机制，利用电流激发声音，极化激元，为开发成本更低、体积更小的长波红外光源和效率更高的冷却设备开辟了新的途径。

人们常常感到苦恼。手机长时间使用后会变热。这个问题有望在未来得到解决，手机有望内置微型传感器，以超高灵敏度和准确性识别危险化学品或污染物。

声子极化激元是一种独特的电磁波。当光与材料晶格结构中的振动相互作用时，就会产生这种波。它具有许多独特的特性。例如，它可以将长波红外光的能量集中在一个非常小的体积内，甚至小到几十纳米，并形成一个高效的导热通道。这种“光热双优”属性使其成为应用的理想选择，如亚波长成像、分子传感器和电子设备内部热管理。

这次发现的关键是研究小组在两块六方氮化硼中嵌入了一层石墨烯。(hBN)它们之间建立了一个“三明治”结构。HBN中的双曲声极化激元(HPhP)就像材料内部反复折射的光一样，它与石墨烯中高速移动的电子产品发生了强烈的碰撞。当电子与HPHP发生碰撞时，多余的能量会转移到HPHP，HPHP会迅速将热量扩散到更大的区域。

实验发现，石墨烯中的电子就像一个注入能量的赛跑运动员，只有1伏特/微米的微弱电场才能与HPHP有效散射，这突出了HPHP发光的效率。这项研究的第一个实验证明，声子极化激元只能通过电学方法激发。

研究还揭示了HPHP发光背后有趣的物理原理。当石墨烯中的电子浓度较低时，HPHP以带间过渡的形式发射。然而，在较高的电子浓度下，HPHP发射同时通过石墨烯中的带间过渡和带内切伦科夫辐射进行。

实现声子极化激元的电发光，不仅为纳米级长波红外或太赫兹光源的开发开辟了新的途径，也为能源应用带来了新的机遇。这项创新有望改变节能紧凑型技术，从下一代分子传感到改善电子设备的热管理。