研究人员实现耦合狄拉克等离子体激元寿命的远程调谐

近日，中国科学院中国科学技术大学曾长干教授团队与深圳大学李晓光团队合作，实现了耦合等离子体激发寿命的远程调谐通过调整石墨烯的费米能级设计并引入额外的阻尼通路，并结合理论阐明了阻尼调谐系统。该研究作为编辑建议发表在PhysicalReviewLetters上。

准粒子概念在凝聚态物理学中至关重要。光与物质的相互作用可以形成准粒子，例如等离子体激元、激子和声子极化激元。这些准粒子显示出丰富的物理特性和应用，包括等离子体超材料、激子玻色-爱因斯坦凝聚和纳米声学谐振器，而合适的寿命是准粒子丰富的物理特性被检测并转化为实际应用的先决条件。

因此，大量的努力已经投入到研究准粒子的阻尼机制和具有本质最优寿命的系统上。探索准粒子寿命的主动调制是另一个重要的研究领域，涉及准粒子相关系统的应用。

在这项研究中，研究人员采用散射型扫描近场光学显微镜和随机相位近似方法，对石墨烯/BN/石墨烯异质结构中的耦合狄拉克等离子体激元激发进行了系统研究，实现了对石墨烯/BN/石墨烯异质结构的多维调制耦合等离子体。

由于库仑相互作用，两个石墨烯层的等离子体激元通过远程耦合形成具有更长波长和更高强度的光学耦合模式。通过改变载流子密度和层间距等参数，可以显着调整波长和强度。更重要的是，耦合等离子体的寿命可以通过电场控制的阻尼路径进行远程调制。

此外，研究人员利用石墨烯的狄拉克线性色散，设计了一层石墨烯作为阻尼调制器，通过改变其费米能级来打开和关闭阻尼通路，从而调节准粒子寿命。

该工作为纳米光子学设计了一个原型设备，并为其他准粒子寿命的主动控制提供了新的概念。