二维材料自造光学微腔，量子调控迎来新工具

近日，一项发表于《自然·物理学》（Nature Physics）的研究揭示，二维材料自身结构可形成天然的“光学腔”，有效捕获光与电子，从而为理解和调控奇异量子相提供了全新机制。

二维材料因其超导性、特殊磁性等新颖量子态而备受关注。由德国马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所、美国哥伦比亚大学等机构组成的联合研究团队，通过自主研发的芯片级太赫兹光谱仪，在常见二维材料堆叠中观测到显著的腔效应。

研究团队发现，当太赫兹波作用于二维材料时，材料边缘会作为天然反射镜，使电子激发产生的等离激元极化激元——一种光与电子耦合形成的混合准粒子——在有限区域内形成驻波。这种现象类似于弦乐器中由边界决定的共振模式。

在多层二维材料器件中，每一层均可形成独立的纳米级光学腔。层间等离激元的强耦合作用会显著改变系统的振动频率，为调控量子行为提供了潜在手段。

研究团队进一步建立了精确的理论模型，仅需输入少数几何参数即可预测材料的光学响应。该模型极大简化了材料特性的分析流程，使得通过设计样品结构来获取特定量子性质成为可能。

目前，研究人员正利用该方法系统研究不同二维材料在不同温度、磁场等条件下的量子行为，以期揭示更多奇异量子相的物理机制。这一发现不仅深化了对二维材料中光-物质相互作用的理解，也为未来量子器件的设计开辟了新路径。

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