據(jù)最新一期《自然》雜志報道,，美國紐約市立大學研究人員在創(chuàng)造新型光熱材料方面邁出重要一步：他們首次實現(xiàn)了一種利用電流激發(fā)聲子極化激元的新機制,，為開發(fā)更低成本、更小巧的長波紅外光源和更高效的冷卻設備開辟了新途徑,。

　　人們常?？鄲溃謾C用久了就發(fā)燙,，未來這一問題有望解決,，并且手機還有望內(nèi)置微小傳感器，以超高靈敏度和精確度識別危險化學品或污染物,。

　　聲子極化激元是一種獨特的電磁波,，當光與材料晶格結(jié)構(gòu)中的振動相互作用時，就會產(chǎn)生這種波,。它具有許多獨特性質(zhì),，例如能將長波紅外光的能量集中到極小的體積內(nèi)，甚至小到幾十納米,，還能形成高效熱傳導通道,。這種“光熱雙優(yōu)”的屬性使其成為亞波長成像、分子傳感器,、電子器件內(nèi)熱管理等應用的理想選擇,。

　　此次發(fā)現(xiàn)的關鍵在于，研究團隊將單層石墨烯嵌在兩塊六方氮化硼（hBN）之間,，構(gòu)建出一種“三明治”結(jié)構(gòu),。hBN中的雙曲聲子極化激元（HPhP）如同在材料內(nèi)部反復折射的光線，與石墨烯中高速移動的電子發(fā)生強烈碰撞,。電子與HPhP碰撞時,，會將多余的能量轉(zhuǎn)移給HPhP，而HPhP會迅速將熱量擴散到更大的區(qū)域,。

　　實驗發(fā)現(xiàn),，僅施加1伏特/微米的微弱電場，石墨烯中的電子就如同被注入能量的賽跑選手,，能與HPhP發(fā)生高效散射,，這凸顯了HPhP電致發(fā)光的效率,。該研究首次實驗證明，僅通過電學方法就能激發(fā)聲子極化激元,。

　　研究還揭示了HPhP電致發(fā)光背后有趣的物理原理,。當石墨烯中的電子濃度較低時，HPhP以帶間躍遷形式發(fā)射,。然而,，在較高的電子濃度下，HPhP發(fā)射則通過石墨烯中的帶間躍遷和帶內(nèi)切倫科夫輻射同時進行,。

　　實現(xiàn)聲子極化激元的電致發(fā)光,，不僅為開發(fā)納米級長波紅外或太赫茲光源開辟了新途徑,，還為能源應用帶來了新機遇,。從下一代分子傳感到改進電子設備的熱管理，這一創(chuàng)新有望為節(jié)能緊湊型技術帶來變革,。（記者張佳欣）

責任編輯：張鈺