研究表明超薄二维材料可以旋转可见光的偏振

几个世纪以来，人们都知道光在某些情况下会表现出波状行为。当光穿过材料时，一些材料能够旋转光波的偏振，即振荡方向。这一特性被用在被称为“光隔离器”或“光二极管”的光通信网络的中心组件中。该组件允许光在一个方向上传播，但阻挡另一方向上的所有光。

在最近的一项研究中，德国和印度物理学家表明，二硒化钨等超薄二维材料可以在适合芯片使用的小磁场下，将某些波长的可见光偏振旋转几度。来自德国明斯特大学和印度浦那印度科学教育与研究学院(IISER)的科学家们在《自然通讯》杂志上发表了他们的发现。

传统光隔离器的问题之一是它们相当大，尺寸在几毫米到几厘米之间。因此，研究人员尚未能够在芯片上创建可与日常硅基电子技术相媲美的小型化集成光学系统。目前的集成光学芯片在芯片上仅由几百个元件组成。

相比之下，计算机处理器芯片包含数十亿个开关元件。因此，德国-印度团队的工作在小型化光学隔离器的开发方面向前迈出了一步。研究人员使用的二维材料只有几个原子层厚，因此比人类头发丝薄十万倍。

明斯特大学的RudolfBratschitsch教授表示：“未来，二维材料可能成为光学隔离器的核心，并实现当今光学和未来量子光学计算和通信技术的片上集成。”

IISER的阿什什·阿罗拉(AshishArora)教授补充道：“即使是光学隔离器也需要的笨重磁铁，也可以被原子级薄的二维磁铁取代。”这将大大减小光子集成电路的尺寸。

研究小组破译了造成这种效应的机制：当超薄材料置于小磁场中时，二维半导体中的束缚电子空穴对(即所谓的激子)会非常强烈地旋转光的偏振。

阿罗拉表示，“在二维材料上进行如此敏感的实验并不容易，因为样本区域非常小。”科学家们必须开发一种新的测量技术，其速度比以前的方法快约1,000倍。