地大新聞網(wǎng)訊（記者 王俊芳 焦思勤）雙曲材料因其獨(dú)特的電磁特性被視為納米光子學(xué)的核心載體之一，但其光學(xué)響應(yīng)被限制在固定的雙曲頻段，極大限制了應(yīng)用潛力。7月17日，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）李國(guó)崗教授、戴志高教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合新加坡南洋理工大學(xué)王岐捷教授、胡光維（南洋助理教授）團(tuán)隊(duì)在《自然》（nature）發(fā)表論文《非雙曲材料中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)程雙曲極化激元》。該研究首次在非雙曲晶體釩酸釔（YVO?）中觀(guān)察到雙曲表面聲子極化激元，突破了學(xué)界對(duì)雙曲極化激元依賴(lài)“本征雙曲材料”的傳統(tǒng)認(rèn)知，提出了“非雙曲極化激元”新范式。
圖1 （a）傳統(tǒng)雙曲材料與釩酸釔晶體的介電張量符號(hào)關(guān)系及雙曲范圍；（b）基于釩酸釔晶體的溫度驅(qū)動(dòng)光學(xué)拓?fù)滢D(zhuǎn)變
該研究成果由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院“無(wú)機(jī)光電子信息功能材料與器件”研究團(tuán)隊(duì)完成（團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人：李國(guó)崗教授），主要完成人為青年教師戴志高教授和2021級(jí)博士研究生劉璐（戴志高教授首位博士研究生）。團(tuán)隊(duì)一直圍繞國(guó)家稀土新材料和湖北省光電子信息領(lǐng)域的重大需求開(kāi)展研究工作。稀土材料因其獨(dú)特的光、電、磁、催化等性能，被譽(yù)為“工業(yè)維生素”，在現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中扮演著不可或缺的關(guān)鍵角色。本項(xiàng)研究以稀土晶體釩酸釔為平臺(tái)，通過(guò)實(shí)空間納米成像與理論分析，在該材料的非雙曲頻段內(nèi)發(fā)現(xiàn)了具有雙曲色散特征的表面極化激元。通過(guò)溫度調(diào)控，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了極化激元從雙曲型到橢圓型的光學(xué)拓?fù)湎嘧?，并揭示其低損耗、長(zhǎng)距離傳播特性。該研究極大拓展了極化激元可調(diào)控性的頻譜范圍和雙曲材料庫(kù)，并拓展了稀土材料在極化激元納米光子學(xué)領(lǐng)域的新應(yīng)用，可為高靈敏傳感、超分辨成像等應(yīng)用提供關(guān)鍵支撐。
論文第一作者為材料與化學(xué)學(xué)院2021級(jí)博士研究生劉璐，南洋理工大學(xué)熊浪浪博士、王重午博士后和白毅華博士后，通訊作者為材料與化學(xué)學(xué)院李國(guó)崗教授和戴志高教授、南洋理工大學(xué)王岐捷教授和胡光維（南洋助理教授）。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、新加坡國(guó)家研究基金、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）中央高?；鸬榷囗?xiàng)資助。材料與化學(xué)學(xué)院為第一完成單位，深圳研究院、地質(zhì)探測(cè)與評(píng)估教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為參與完成單位。（審稿 尚東光）
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09288-1 Long-range hyperbolic polaritons on a non-hyperbolic crystal surface. Lu Liu#; Langlang Xiong#; Chongwu Wang#; Yihua Bai#; Weiliang Ma; Yupeng Wang; Peining Li; Guogang Li*; QiJie Wang*; Francisco J. Garcia-Vidal; Zhigao Dai*；Guangwei Hu*. Nature, 2025, DOI: 10.1038/s41586-025-09288-1.
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