science adv. 11:斯格米子的“团簇”

2018年,有人提出了通过表面等离激元干涉或者局域自旋场来搞出光学斯格米子的办法,那就是把它变成光学领域的新玩意儿,好去研究高维涡旋还有偏振奇点这些东西。虽说斯格米子在玻色-爱因斯坦凝聚态、液晶里都有研究,但真正给它在光学上找个家还是最近的事儿。不过现有的研究都只盯着单个的或者周期性排列的斯格米子单元,对称性固定死了,斯格米子的数量也没法变,这就很难在光子器件里实现高密度的信息编码和更灵活的拓扑调控。所以啊,搞出一个能包含好多斯格米子的“团簇”,就成了突破光学拓扑功能的关键挑战。 图1 就是南昌大学于天宝教授、邓伟民副教授和万里鹏博士他们团队弄出来的成果。他们在理论和实验上都搞出来了“摩尔纹等离子体斯格米子团簇”,说白了就是把多个奈尔型的斯格米子塞进单个超晶格单元里头,让它变成一个大尺度的团簇。他们弄了个双层的等离子体纳米结构,给它加个可控的扭转角,让两组表面等离激元波叠在一块儿,就在二维金属表面弄出了带有深层亚波长特征的摩尔纹拓扑场。研究发现只要调节扭转角就能让斯格米子排着队或者有点乱排(周期性和准周期性),还能看到斯格米子数突然翻转和拓扑态切换的瞬间。 图2 就是用模拟和实验验证的结果。这个体系不光能让我们在纳米尺度上追踪斯格米子怎么冒出来又怎么消失的动态过程,还能当一个灵敏的探针去看复合纳米结构是不是对准了。这种方法通用性强,不光是光波可以用,水波或者部分相干波也能套用。它为高密度光信息存储、拓扑光器件设计还有片上通信、量子信息处理这些地方都提供了新的物理载体。 (来源:网络版权属原作者 谨致谢意) (DOI:10.1126/sciadv.adx0478 ) (Zhang Lan 等人在《Science Advances》子刊 Adv.11 上发表的文章 标题是 Observation of moiré plasmonic skyrmion clusters )