近日，上海科技大学信息科学与技术学院曲俞睿课题组在低损耗等离激元光子学领域的两篇文章分别发表在光学期刊《光学和光子学的进展》(Advances in Optics and Photonics)及《先进光子学通讯》(Advanced Photonics Nexus)。
低损耗等离激元：碱金属技术助力光子学新突破
等离激元技术作为光子学的重要分支，在光计算、计算成像和光学传感等领域展现出广泛应用前景。以光计算为例，传统的光学计算硬件受衍射极限影响，难以实现纳米级别的光场调控。等离激元通过局域电磁场增强，使计算元件尺寸大幅缩小，可实现纳米级计算单元，但高损耗是其应用的主要瓶颈。题为《基于碱金属的低损耗等离激元：从基础到应用》的综述文章，系统总结了碱金属在等离激元领域的最新研究进展，探讨了其在降低损耗方面的独特优势及潜在应用价值。
文章指出，碱金属(如锂、钠和钾)相较于传统贵金属，具有更低的等离激元损耗和更优的光学性质，能够在可见光和近红外波段实现更高效的光子操控。这使得碱金属成为新一代低损耗等离激元材料的有力竞争者。此外，文章还详细探讨了碱金属等离激元在超表面、光计算和传感等领域的前沿进展。未来随着材料制备技术的进步和器件集成方案的优化，碱金属有望在光子芯片、超分辨成像和量子光学等领域发挥更大作用。
图1 (a-b)具有周期性结构的Na纳米棒等离激元器件示意图和实验角分辨光谱。(c-d) 采用热辅助纳米压印技术制备纳米结构。(e-f)低功耗动态等离激元彩色
显示器的示意图。
文章由信息科学与技术学院曲俞睿教授和南京大学、西湖大学合作完成，论文发表于光子学期刊Advances in Optics and Photonics。曲俞睿教授为论文第一作者，上海科技大学为第一完成单位。
低损耗等离激元超表面：亚波长纳米像素化彩色印刷技术
在纳米光学领域，等离激元彩色印刷技术因其超高分辨率和丰富的色彩调控能力，受到广泛关注。然而，传统等离激元彩色印刷通常存在颜色随观察角度变化的问题，限制了其在显示、防伪和光子器件中的应用。曲俞睿组联合南京大学团队提出了一种基于亚波长纳米像素化钠超表面的角度稳定等离激元彩色印刷技术，成功克服了这一难题。
研究利用低损耗的碱金属钠作为等离激元材料，设计并制造了由深亚波长纳米结构构成的超表面。这种新型结构能够有效减少光散射的角度依赖性，使印刷图案在不同视角下保持稳定色彩。实验结果表明，该方法不仅实现了高色彩保真度，还能够在纳米尺度上精准控制颜色分布，其像素尺寸突破了传统彩色印刷技术的极限。
该研究展示了碱金属在等离激元光学领域的巨大潜力，为超高分辨率、角度无关的纳米光子学应用提供了新思路。未来可广泛应用于防伪标识、高密度光存储、光学安全认证等领域，并有望推动新一代高性能光学显示与信息存储技术的发展，研究成果发表在《先进光子学通讯》(Advanced Photonics Nexus)上，曲俞睿教授为论文的共同第一作者。
图2亚波长像素化纳超表面结构和明场条件下拍摄的彩色卡通鲸鱼和彩色条纹。
