9月12日消息，日本冈山大学交叉科学研究所特别聘任教授三泽弘明领衔、北海道大学与北京大学研究人员参与的团队，在《ACS Nano》发表研究，利用天然双曲二维材料MoOCl₂，在单一纳米结构中实现了两种光共振模式的独立控制。DOI：10.1021/acsnano.6c06696。

金属纳米结构擅长将光压缩到极小体积，介质纳米结构则擅长低损耗地存储光，二者结合传统上需要复杂混合结构，但两种光学模式会相互耦合、难以独立调控。研究团队所用MoOCl₂具有天然双曲色散：沿一个晶轴方向表现为金属，沿垂直方向表现为介质，使两种本质不同的共振模式得以在同一纳米结构内共存。

团队在金反射膜上制备MoOCl₂纳米盘阵列，结合光谱、时域有限差分仿真与光发射电子显微镜（PEEM）研究其光学行为。结果表明：x偏振光沿金属轴激发局域等离激元共振，y偏振光沿正交介质轴选择性激发介质磁偶极共振；由于两模式源于不同晶向，保持非杂化状态，可无串扰地独立调控。通过调整纳米盘几何尺寸，两种共振还可被调谐到同一波长重叠。

性能数据方面，介质共振的品质因子在实验中达到45.3，约为等离激元共振的5.7倍；PEEM显示介质共振产生的光发射信号比等离激元模式强近300倍。

仅通过旋转入射光偏振即可在两种共振间切换，可简化高集成光学元件的设计。团队设想的应用包括高灵敏光学与化学传感器、超紧凑光开关、光通信与光信息处理、非线性光学器件，以及可灵活控制反射、偏振与传播的多功能超表面，为纳米光子学提供了利用材料本征金属-介质二象性的新设计策略。 （来源：Phys.org）