作者:安娜·德明，物理
（同organic）有机 由石墨烯纳米带构成的光子亚表面的莫尔晶格也有一个扭曲的故事
信用:ACS纳米信 量子光学、自旋电子学和低损耗无衍射成像是最近预测的扭曲双层光子结构效应中可能受益的技术
这项工作的灵感来自一个新兴的凝聚态研究领域——“扭曲理论”，在这个领域中，电子行为可以通过控制二维材料层之间的扭曲来显著改变
当巴勃罗·贾里罗-赫雷罗和他的团队宣布在超导和莫特绝缘状态之间调谐的电子特性的观察结果时，不仅那些与石墨烯和二维材料密切合作的研究人员感到兴奋，而且许多其他领域也感到兴奋
自然，并不是所有的研究团体都期望在他们研究的系统中找到相关的现象
“没有理由认为光子学会发生这种情况——这种效应源于相关的电子，我们用光子来代替，”纽约市立大学爱因斯坦教授安德里亚·阿勒解释道
尽管如此，在最近的一篇《纳米快报》论文中，他和纽约市立大学、新加坡国立大学和奥斯汀的德克萨斯大学的同事报告了光子行为随扭曲变化的理论预测，这在许多方面类似于首次在双层石墨烯中观察到的电子行为的变化
平坦地带 当你将一个周期网格相对于另一个周期网格扭曲时，新的“云纹”图案就会出现，让你的眼睛感到眩晕
类似地，将一层蜂窝状石墨烯原子晶格相对于另一层扭曲会产生具有扭曲相关特性的莫尔超晶格
周期性的势场变化对电子的运动有显著的影响，这影响了能级或能带随电子动量的变化
在1的“神奇角度”
1——在实验中难以实现——斜率完全变平，与单层石墨烯中动量能量的急剧变化形成鲜明对比
正是在听到这些“平带”的时候，奥勒竖起了耳朵，因为他们注意到了他们正在研究的亚表面系统中的光子平带
在超材料中，材料的成分和结构可以赋予它在自然界中找不到的光学特性，如负折射率或极不对称的“双曲线”光学响应
总的来说，从点光源发出的光呈环状向外扩散，就像池塘里的鹅卵石发出的波一样
但是在超材料中，设计成一个方向的光学响应不同于垂直方向，环变成椭圆形
将这种不对称性发挥到极致，波浪不再形成闭合的圆环，而是像火箭一样以逃逸速度沿着双曲线起飞
这种效应在超材料中可能是诱人的，因为超材料往往损耗很大，所以无论如何，很少光能到达很远的地方
然而，亚表面也有同样的效果，但是在表面上，你可以真正开始利用这些双曲光学响应增强的光-物质相互作用
将石墨烯切割成长条也会影响它的行为，2015年，阿尔和他的团队展示了石墨烯纳米带可以作为一种亚表面
照射在石墨烯纳米带上的光响应入射电磁场——等离子体激元——发出大量一致振荡的电子
“更有趣的是，在石墨烯纳米带的周期性格栅中，这些等离子体是双曲线
“扭曲双层石墨烯中的平带与我们产生共振的原因是，如果你取一个石墨烯纳米带表面，有一个很宽的频率范围，给出一个双曲线传播，但在某个点它变成椭圆形——光有一个平带，”阿尔说
光子平板意味着光在没有衍射的情况下传播，光与物质的相互作用被最大化
问题是材料在这一点上也处于共振状态，这意味着它的损失最大
听到扭曲双层石墨烯中的平板，Alo和他的同事们想知道堆叠两个石墨烯纳米带亚表面是否可以对这些光子平板提供一些扭曲控制
扭曲光子学 欧和他的同事研究了双层石墨烯纳米带格栅的格林函数，以评估光学行为
他们发现这两层耦合在一起，为整个双层系统提供了一个具有两种能量的等离子体模式
此外，平带的频率发生偏移，因此当材料不处于共振时，最大的光物质相互作用是可能的
最后，它们系统的跃迁发生在45°左右——比石墨烯双层系统中的魔角大得多，实验上更容易接近，反映了纳米带格栅更大的周期性
因为角度与频率有关，所以可以通过扫频找到系统的精确最佳点
事实上，“渠化”——发生在平板点的光的无衍射传播——已经在以特定扭转角穿过两个光晶格的光束中观察到
阿尔和他的同事描述的亚表面提供了进一步的光子学系统，用于探索比magi c角双层石墨烯更容易产生的扭曲效应，并突出了一些新的物理现象
“对我来说，最令人兴奋的部分是你可以从纯粹的几何公式中预测这一点的美妙之处，”阿尔说
此外，光子平带效应可能被证明对应用有用——特别是量子光学和成像
“人们经常问——我们如何增强受限光发射器与物质的相互作用，以及我们如何在没有衍射的情况下路由增强的发射？”阿尔说
“这是一个理想的平台——它是宽带的，你可以调整频率
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