据悉，近期国家纳米科学中心的戴庆团队在纳米尺度光电互联领域研究取得了新突破，相关成果已发表在国际学术期刊《科学》上。该研究团队制备了一种新型结构的氧化钼复合材料——微纳尺度的石墨烯/氧化钼两种异质材料的堆叠结构，实现了极化激元的高效激发和长程传输，并创制了一种新型的电调控光子“晶体管”。

晶体管检测过程

为了提高信息处理的能力，光电融合系统被寄予厚望。戴庆表示，光电融合能够发挥光传输、电计算的优势，是后摩尔时代的重要技术路线。然而，由于光子不携带电荷且光的传输受限于光学衍射极限，因而导致光子的纳米尺度调控较艰难。

为了解决上述的问题，研究团队率提出了利用纳米材料的极化激元作为媒介，实现了高效光电互联的新思路。极化激元是一种由入射光与材料表界面相互作用形成的特殊电磁模式（表面波），也是一种光子与物质耦合形成的准粒子，具有优异的光场压缩能力，能轻易突破光学衍射极限，从而实现纳米尺度上光信息的传输和处理。

芯片图片

戴庆表示，光电互联相当于光电两条“高速公路”交汇的“收费站”，而构筑极化激元光电互联相当于将“收费站”改造成“立交桥”，从而大幅增加通道和提升信息处理速度。

经过一系列的研究，戴庆团队设计并构筑了石墨烯和氧化钼范德华材料的异质结构，实现了用一种极化激元调控另一种极化激元开关的“光晶体管”功能。

总的来说，该研究充分发挥了不同材料的纳米光子学特性，从而突破了传统结构光学方案，如使用超材料和光子晶体等在波段、损耗、压缩和调控等多个方面的性能瓶颈。该研究大幅提高了纳米尺度光波的精确操控水平，为纳米尺度光操控提供新方法，有望应用于光电融合器件等诸多领域。