JOPT编辑优选：混合维度扭转三氧化钼同质结构中的可调控横向光学力
文章介绍
Qizhi Yan（严其志）, Runkun Chen（陈闰堃）, Peining Li（李培宁） and Xinliang Zhang（张新亮）
通讯作者：
- 李培宁，华中科技大学
- 张新亮，华中科技大学/西安电子科技大学
研究背景：
通过电磁场与物质的动量交换，产生的光学力使得操控微小物体成为可能，并已应用于病毒捕获、单细胞操作和光力显微镜等领域。近年来，横向光学力，即垂直于光传播方向的力，受到了极大关注，它能使微小颗粒在光的入射平面上横向移动。横向光学力的产生通常与横向方向上的对称性破坏有关，这可能由散射体的几何形状或入射光场引起。为此，需要开发具有非对称电磁模式和大横向动量的结构和材料。而极化激元，尤其是双曲声子极化激元，具有强电磁场增强和高动量，能够施加较大的力。其中MoO3作为双轴二维材料，在中红外波段支持双曲声子极化激元传输，此外通过二维材料的堆叠可以打破电磁场的对称性。这些特性使其成为产生横向光学力的理想平台。
研究内容：
研究通过数值模拟和理论计算，详细展示了这种横向光学力的调控能力。结果表明，通过调整MoO3层之间的扭转角度，以及改变入射光的偏振，可以精确控制横向光学力的大小和方向。在特定的入射和扭转角度条件下，声子极化激元可以实现单向传输，产生的横向光学力可达到近2×10-20 N/W·cm²，比自由空间中的光学力强约12000倍。此外，随着扭转角度的变化，声子极化激元的动量分布也随之变化，使得光学力的方向和强度可以进一步优化。
这一发现为纳米尺度上的光学操控提供了一种新的方法，特别是在操控微小颗粒和纳米制造方面展示了巨大潜力。研究还表明，通过光诱导力显微镜（PiFM）有望观察到三维光学力的效果。这种横向光学力调控技术不需要复杂的纳米制造工艺，操作简便，而且在中红外波段有效。它为非接触式操控纳米颗粒和活细胞等微小物体提供了新的技术工具。
作者介绍
李培宁 教授
华中科技大学
- 李培宁，华中科技大学教授、博士生导师。德国亚琛工业大学博士、西班牙CIC Nanogune纳米中心玛丽居里学者研究员。长期从事近场光学、微纳光子学研究，在Nature (3篇)、Science (2篇)、Nature Nanotechnology (2篇)、Nature Materials、Nature Photonics、eLight、 Nature Review Physics、Nature Communications (8篇) 、Science Advances等高水平学术期刊发表基础研究成果多篇。研究成果入选2018、2021年中国光学十大进展（基础研究类），入选美国光学学会“Optics in 2021”年度光学进展并被选为封面工作亮点推荐。得到多项荣誉和奖励的肯定，包括“国家优秀自费留学生奖学金”、“欧盟玛丽居里学者奖”和国家海外高层次人才计划青年项目。承担和参与国家自然基金，重点研发计划，湖北省杰青等基金，担任《香山科学会议》近场光学学科研讨会共同执行主席。
张新亮 教授
西安电子科技大学/华中科技大学
- 张新亮，西安电子科技大学/华中科技大学教授，国家杰出青年基金获得者，长江学者特聘教授，国家创新领军人才，美国光学学会Fellow。长期从事光电子器件与集成方面的研究工作，先后主持国家杰出青年基金项目、基金委重大国际合作项目、基金委重点基金项目、基金委重大科学仪器研制项目、国家重点研发计划项目等，发表了国际主流期刊论文350余篇，Web of Science统计引用6000余次，Google Scholar统计引用8000余次，先后主持和参与获得省部级自然科学一等奖4项。曾任华中科技大学副校长，现任西安电子科技大学校长。
期刊介绍
- 2023年影响因子：2.0 Citescore: 4.5
- Journal of Optics（JOPT）出版光学方面的实验和理论研究论文，研究领域包括：纳米光子学和等离激元光子学；超构材料和结构化光子材料；量子光子学；生物光子学；光与物质的相互作用；非线性和超快光学；光的传播、衍射和散射；信息和通信光学；集成光学；光伏和能量收集。除原创性研究外，JOPT还出版专题综述，为研究人员带来高质量的内容。所有JOPT文章还提供HTML阅读模式，方便研究人员使用手机或平板进行阅读。