跳到主要内容

感谢您访问nature.com。您使用的是对CSS支持有限的浏览器版本。为了获得最好的体验,我们建议您使用最新的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容性模式)。同时,为了确保持续的支持,我们将在没有样式和JavaScript的情况下显示站点。

连续介质中固有手性束缚态的观察

摘要

具有自旋角动量的光子具有固有的手性,这是包括非线性光学在内的许多现象的基础1,量子光学2,拓扑光子学3.和chiroptics4.天然材料的固有手性较弱,最近的理论建议567旨在通过支持连续介质中束缚态的共振超表面来扩大圆二色性,这种束缚态实质上增强了手性光-物质相互作用。这些富有洞察力的作品诉诸于三维复杂的几何图形,这对于光学频率来说太具有挑战性了8.因此,大部分的实验尝试91011利用任一斜入射均可通过假/外在手性表现出强烈的圆二色性910或者结构各向异性11.在这里,我们报告了真实/内在手性响应与共振超表面的实验实现,其中工程倾斜几何破坏面内和面外对称。据我们所知,我们的结果标志着在连续统中首次观测到固有手性束缚态,其近单位圆二色度为0.93,可见频率的高质量因子超过2663。我们的手性超表面可能会在手性光源和探测器、手性传感、谷电子学和不对称光催化等领域得到广泛应用。

这是订阅内容的预览,通过你所在的机构访问

访问选项

租或购买这篇文章

只要这篇文章,只要你需要它

39.95美元

价格可能受当地税收的影响,在结账时计算

图1:由斜摄动引起的本征手性的起源。
图2:斜摄动超表面的设计、制造和表征。
图3:实现手性bic的几何扰动之间的固有联系。
图4:巨型CD和-由固有手性bic使能的因子。

数据可用性

支持本文中的图表和本研究的其他发现的数据可根据合理要求从通讯作者处获得。原始数据可以在存储库中通过以下链接访问:https://figshare.com/articles/dataset/Raw_Data_for_Nature_manuscript_2022-05-07139B/21257547

参考文献

  1. 柯林斯,J. T.等。超瑞利散射中光学活性的首次观测。理论物理。启X9, 011024(2019)。

    中科院谷歌学者

  2. 洛达尔,P.等人。手性量子光学。自然541, 473-480(2017)。

    文章广告中科院谷歌学者

  3. Parappurath, N., Alpeggiani, F., Kuipers, L. & Verhagen, E.硅光子晶体拓扑边缘状态的直接观察:自旋,色散,和手性路由。科学。睡觉。6, eaaw4137(2020)。

    文章广告中科院谷歌学者

  4. 陈,Y.等。多维纳米脊椎矫治术。Nat. Rev. Phys。4, 113-124(2021)。

    文章谷歌学者

  5. 高库诺夫,M. V.安东诺夫,A. A. & Kivshar . Y. S.连续介质中束缚态赋予最大手性的超表面。理论物理。启。125, 093903(2020)。

    文章广告中科院谷歌学者

  6. 欧维格,余宁,阿鲁,等。连续介质中的手性准超声态。理论物理。启。126, 073001(2021)。

    文章广告中科院谷歌学者

  7. 狄克逊,J.劳伦斯,M.巴顿,D. R.和迪翁,J.自隔离拉曼激光与手性介电超表面。理论物理。启。126, 123201(2021)。

    文章广告中科院谷歌学者

  8. Gorkunov, m.v., Antonov, a.a., Tuz, v.r., Kupriianov, a.s. & Kivshar, y.s.连续介质中的束缚态支持介电超表面的近无损最大手性。脱线。9, 2100797(2021)。

    文章中科院谷歌学者

  9. 刘,W.等。由连续统中的束缚态产生的圆极化态。理论物理。启。123, 116104(2019)。

    文章广告中科院谷歌学者

  10. 吴,J.等。连续介质中准束缚态所赋予的巨大外部手性的观察。理论物理。启:。16, 064018(2021)。

    文章广告中科院谷歌学者

  11. Shi, T.等。平面手性超表面,具有由连续介质中的束缚态驱动的最大可调手性响应。Commun Nat。13, 4111(2022)。

    文章广告中科院谷歌学者

  12. 巴伦,l.d.。分子光散射与光活度(剑桥大学出版社,2004)。

  13. Fernandez-Corbaton, I., Fruhnert, M. & Rockstuhl, C.最大电磁手性对象。理论物理。启X6, 031013(2016)。

    谷歌学者

  14. 吴,C.等。基于红外范诺共振的光谱选择性手性硅超表面。Commun Nat。5, 3892(2014)。

    文章广告中科院谷歌学者

  15. 李,费多托夫,V. A. & Zheludev, n.i.。外手性超材料的光学活性。达成。理论物理。列托人。93, 191911(2008)。

    文章广告谷歌学者

  16. 梅,E.等。超材料:无手性的光学活性。理论物理。启。102, 113902(2009)。

    文章广告中科院谷歌学者

  17. 真、假手性和绝对不对称合成。j。化学。Soc。108, 5539-5542(1986)。

    文章中科院谷歌学者

  18. 真、假手性和绝对对映选择。撕裂。Lincei24, 179-189(2013)。

    文章谷歌学者

  19. Valev, V. K., Baumberg, J. J., Sibilia, C. & Verbiest, T.等离子体纳米结构的手性和手性效应:基础,最新进展和展望。放置板牙。25, 2517-2534(2013)。

    文章中科院谷歌学者

  20. 韩雪梅,段晓霞,刘敏。手性等离子体的研究。科学。睡觉。3., e1602735(2017)。

    文章广告谷歌学者

  21. Mun, J.等。电磁手性:从基本原理到非传统手性现象。光科学。达成。9, 139(2020)。

    文章广告中科院谷歌学者

  22. 徐志伟等。在辐射连续体中捕获光的观察。自然499, 188-191(2013)。

    文章广告中科院谷歌学者

  23. 徐昌文,甄斌,史伟东,朱诺波洛斯,宋佳奇。连续介质中的束缚态。纳特·脱线牧师。1, 16048(2016)。

    文章广告中科院谷歌学者

  24. Koshelev, K., Lepeshov, S., Liu, M., Bogdanov, A. & Kivshar, Y.连续介质中受束缚态控制的高q共振的非对称超表面。理论物理。启。121, 193903(2018)。

    文章广告谷歌学者

  25. 阿扎姆,沙勒耶夫,波塔塞瓦,和吉尔迪舍夫,等。混合等离子体-光子系统中连续统中束缚态的形成。理论物理。启。121, 253901(2018)。

    文章广告中科院谷歌学者

  26. 刘,Z.等。非线性超表面连续介质中的高q准束缚态。理论物理。启。123, 253901(2019)。

    文章广告中科院谷歌学者

  27. 尹晓霞,金俊,索尔贾西明,彭晨,甄斌。拓扑使能单向引导共振的观测。自然580, 467-471(2020)。

    文章广告中科院谷歌学者

  28. Poulikakos, L. V.等。光学手性通量是一种有用的手性近场远场探针。ACS光子学3., 1619-1625(2016)。

    文章中科院谷歌学者

  29. 马伟平,姚晨明。电磁理论中的光学螺旋度、光学自旋及相关量。新J.物理。14, 053050(2012)。

    文章广告数学谷歌学者

  30. 唐勇和柯恒。超手性光增强手性分子激发的对映选择性。科学332, 333-336(2011)。

    文章广告中科院谷歌学者

  31. 郑志刚,李志刚,李志刚,等。光子晶体板状单元单元连续介质中准束缚态的研究。达成。理论物理。列托人。111, 031114(2017)。

    文章广告谷歌学者

  32. 亨歇尔等人。手性三维等离子体低聚物在电荷转移等离子体起始时的光学性质。ACS Nano6, 10355-10365(2012)。

    文章中科院谷歌学者

  33. 张,S.等。太赫兹手性超分子的光诱导偏手性切换。Commun Nat。3., 942(2012)。

    文章广告谷歌学者

  34. 崔勇,康良,兰生,罗德里格斯,蔡伟。扭曲弧超材料的巨大手性光学响应。Nano。14, 1021-1025(2014)。

    文章广告中科院谷歌学者

  35. 陈勇,高建军,杨欣。对称破缺的等离子体倾斜纳米孔手性超材料。Nano。18, 520-527(2018)。

    文章广告中科院谷歌学者

  36. 吴震,陈晓霞,王明,董娟,郑勇。高性能超薄活性手性超材料。ACS Nano12, 5030-5041(2018)。

    文章中科院谷歌学者

  37. 杨,S.等。手性折叠超表面的自旋选择传输。Nano。19, 3432-3439(2019)。

    文章广告中科院谷歌学者

  38. 谢纳尼,B.弗兰纳里,J., Al Maruf, R. & Bajcsy, M.自旋保持手性光子晶体镜。光科学。达成。9, 23(2020)。

    文章广告中科院谷歌学者

  39. 朱,a.y.等。平面介电纳米结构中巨大的本征手性光学活性。光科学。达成。7, 17158(2018)。

    文章中科院谷歌学者

  40. 霁,彭译葶。et al。人工螺旋桨手性和扭曲元分子中圆二色性的反直觉反转。Nano。21, 6828-6834(2021)。

    文章广告中科院谷歌学者

下载参考

确认

国家重点研发计划项目(批准号:2021YFA1400802)y.c感谢国家自然科学基金(No. 62275241)和中科院人才计划的支持。感谢国家自然科学基金(no. 61927814)的支持。c.w q感谢新加坡总理办公室国家研究基金会在竞争性研究计划奖NRF-CRP22-2019-0006下的财政支持。c.w q也得到了一笔赠款(no。R-261-518-004-720| A-0005947-16-00)来自新加坡国立大学先进研究和技术创新中心。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

y.c., S.X.和c.w.q.构想了这个想法并设计了实验。s.x和c.w.q.监督了这个项目。Y.C.和W.C.进行了模拟和理论分析。H.D.和X.S.进行实验。Y.C R.W。,Y.-H.C D.W。,李鸿源,Y.S.K S.X.和C.-W。Q分析了数据。Y.C.根据所有作者的意见起草了这篇论文。

相应的作者

对应到Shumin肖Cheng-Wei邱

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

同行评审

同行评审信息

自然感谢匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

补充信息

补充信息

补充图1-15和第1-13节。

权利和权限

根据与作者或其他权利持有人签订的出版协议,自然或其许可方(例如,社会或其他合作伙伴)对本文拥有排他性权利;作者对这篇文章接受的手稿版本的自我存档仅受此类出版协议的条款和适用法律的约束。

转载及权限

关于本文

通过CrossMark验证货币和真实性

引用本文

陈勇,邓宏,沙,X。et al。连续介质中固有手性束缚态的观察。自然613, 474-478(2023)。https://doi.org/10.1038/s41586-022-05467-6

下载引用

  • 收到了

  • 接受

  • 发表

  • 发行日期

  • DOIhttps://doi.org/10.1038/s41586-022-05467-6

评论

通过提交评论,您同意遵守我们的条款而且社区指导原则.如果您发现一些滥用或不符合我们的条款或指导方针,请标记为不适当。

搜索

快速链接

自然简报

报名参加自然简报时事通讯-什么重要的科学,免费到您的收件箱每天。

获取当天最重要的科学故事,免费在您的收件箱。 注册《自然简报》
Baidu
map