一个国际科学家团队对太赫兹波进行了成像和分析，这些太赫兹波以等离子体激元的形式沿着薄的各向异性半导体片传播，与自由空间中的太赫兹波相比，波长减少了多达 65 倍。

　　更有趣的是，波长随传播方向而变化。这种太赫兹波可用于探测纳米级的基本材料特性，并为超紧凑片上太赫兹器件的开发铺平道路。该工作已发表在Nature Materials上。

　　极化子是光和物质的混合状态，由光与物质激发的耦合产生。等离子激元和声子极化激元是最突出的例子，分别由光与集体电子振荡和晶格振动的耦合形成。

　　它们在各种应用中发挥着至关重要的作用，从亚衍射光谱和超灵敏化学传感器到用于通信应用的超紧凑调制器。在薄层中，极化子可以传播的波长比相应的光子波长短 100 倍，从而允许在比以前使用传统光子设备可能的范围小得多的范围内操纵光。

　　虽然这些超受限极化激元中的大多数已在中红外光谱范围内以声子极化激元的形式被观察到，但研究人员专注于等离激元极化激元，因为它们可以存在于更宽的光谱范围内。“另一方面，等离激元极化激元通常具有较大的阻尼，导致传播长度较短。这一直在挑战现实空间中超受限等离子极化激元的观察，”该出版物的第一作者陈舒说。

　　在 CIC nanoGUNE（西班牙圣塞巴斯蒂安）的 Rainer Hillenbrand 实验室使用太赫兹纳米镜（更准确地说，是太赫兹散射型扫描近场光学显微镜，s-SNOM），陈研究了低对称晶体的薄片碲化银（Ag 2 Te；hessite）并获得了太赫兹等离子体激元的第一张实空间图像，其波长与光子波长相比减少了 65 倍，并随传播方向变化。

　　“碲化银是一种窄带隙半导体，具有相对较高的移动电子浓度，这使得这种材料在太赫兹频率下具有等离子特性，”第一作者 Pengliang Leng 说，他在复旦大学（上海）的 Faxian Xiu 实验室制造了血小板。 ， 中国）。“由于低对称性单斜晶体结构，有效电子质量沿薄片表面强烈各向异性，这解释了各向异性等离子体激元传播，”Faxian Xiu 补充道。

　　研究人员还证明，太赫兹极化激元的相对传播长度可以通过将它们与相邻金属基板中的镜像耦合来显着增加。“由于这种耦合，形成了所谓的声学等离子体极化激元，”来自布尔诺大学（捷克共和国）的 Andrea Konečná 解释说，他在理论上模拟了声学极化激元。

　　“最重要的是，极化子传播的各向异性在质量上得到了保留，并且较长的相对传播长度使我们能够明确地验证极化子以椭圆波前传播，”领导这项工作的 nanoGUNE 的 Rainer Hillenbrand 补充道。

　　椭圆声学等离子体激元的长相对传播长度最终使研究人员能够确定面内各向异性有效电子质量，从而建立了一种在室温下纳米级测量定向有效载流子质量的独特方法。

　　除了探索传统和新型量子材料的基本材料特性外，超受限面内各向异性声学等离子体激元可能会导致超紧凑的片上太赫兹应用。极化层和金属表面之间间隙中的强场集中可用于场增强分子传感或增强（超）强太赫兹光-物质与分子、经典二维电子气或量子材料的耦合。