近日，上海科技大學信息科學與技術學院曲俞睿課題組在低損耗等離激元光子學領域的兩篇文章分別發表在光學期刊《光學和光子學的進展》(Advances in Optics and Photonics)及《先進光子學通訊》(Advanced Photonics Nexus)。
 

　　低損耗等離激元：堿金屬技術助力光子學新突破
 

　　等離激元技術作為光子學的重要分支，在光計算、計算成像和光學傳感等領域展現出廣泛應用前景。以光計算為例，傳統的光學計算硬件受衍射極限影響，難以實現納米級別的光場調控。等離激元通過局域電磁場增強，使計算元件尺寸大幅縮小，可實現納米級計算單元，但高損耗是其應用的主要瓶頸。題為《基于堿金屬的低損耗等離激元：從基礎到應用》的綜述文章，系統總結了堿金屬在等離激元領域的最新研究進展，探討了其在降低損耗方面的獨特優勢及潛在應用價值。
 

　　文章指出，堿金屬(如鋰、鈉和鉀)相較于傳統貴金屬，具有更低的等離激元損耗和更優的光學性質，能夠在可見光和近紅外波段實現更高效的光子操控。這使得堿金屬成為新一代低損耗等離激元材料的有力競爭者。此外，文章還詳細探討了堿金屬等離激元在超表面、光計算和傳感等領域的前沿進展。未來隨著材料制備技術的進步和器件集成方案的優化，堿金屬有望在光子芯片、超分辨成像和量子光學等領域發揮更大作用。
 

　　圖1 (a-b)具有周期性結構的Na納米棒等離激元器件示意圖和實驗角分辨光譜。(c-d) 采用熱輔助納米壓印技術制備納米結構。(e-f)低功耗動態等離激元彩色顯示器的示意圖。

 

　　文章由信息科學與技術學院曲俞睿教授和南京大學、西湖大學合作完成，論文發表于光子學期刊Advances in Optics and Photonics。曲俞睿教授為論文第一作者，上海科技大學為第一完成單位。
 

　　低損耗等離激元超表面：亞波長納米像素化彩色印刷技術
 

　　在納米光學領域，等離激元彩色印刷技術因其超高分辨率和豐富的色彩調控能力，受到廣泛關注。然而，傳統等離激元彩色印刷通常存在顏色隨觀察角度變化的問題，限制了其在顯示、防偽和光子器件中的應用。曲俞睿組聯合南京大學團隊提出了一種基于亞波長納米像素化鈉超表面的角度穩定等離激元彩色印刷技術，成功克服了這一難題。
 

　　研究利用低損耗的堿金屬鈉作為等離激元材料，設計并制造了由深亞波長納米結構構成的超表面。這種新型結構能夠有效減少光散射的角度依賴性，使印刷圖案在不同視角下保持穩定色彩。實驗結果表明，該方法不僅實現了高色彩保真度，還能夠在納米尺度上精準控制顏色分布，其像素尺寸突破了傳統彩色印刷技術的極限。
 

　　該研究展示了堿金屬在等離激元光學領域的巨大潛力，為超高分辨率、角度無關的納米光子學應用提供了新思路。未來可廣泛應用于防偽標識、高密度光存儲、光學安全認證等領域，并有望推動新一代高性能光學顯示與信息存儲技術的發展，研究成果發表在《先進光子學通訊》(Advanced Photonics Nexus)上，曲俞睿教授為論文的共同第一作者。
 

圖2亞波長像素化納超表面結構和明場條件下拍攝的彩色卡通鯨魚和彩色條紋。