摘要：在最小尺度上控制光对于制造极其微小、快速且高效的设备至关重要。我们可以用光来传输信息，而无需笨重的电线和电路。这种方法的一个挑战是，由于光的波长相对较长，因此很难将其限制在狭小的空间内。

在下一代技术的突破中，科学家们已经学会了如何精确控制微小光波和电子的行为，为更快的通信和量子设备铺平了道路。

在最小尺度上控制光对于制造极其微小、快速且高效的设备至关重要。我们可以用光来传输信息，而无需笨重的电线和电路。这种方法的一个挑战是，由于光的波长相对较长，因此很难将其限制在狭小的空间内。

然而，在《光：科学与应用》杂志上发表的一项研究中，研究人员开发了一种控制微小光波和电子的方法，称为狄拉克等离子体极化子 (DPP)。

与标准光不同，DPP 可以挤进比其自然波长小数百倍的微小空间。这意味着光可以在纳米尺度的设备中被限制和引导。在这项新研究中，科学家们展示了他们如何在太赫兹 (THz) 频率范围内控制 DPP。该区域位于电磁波谱中的微波和红外光之间，是光谱中一个尚未被充分探索的部分。

研究团队利用一种名为拓扑绝缘体（TI）的特殊纳米材料控制了这些波。TI 的独特之处在于其内部充当电绝缘体，而表面充当导体。具体来说，研究人员研究了一种名为外延Bi2Se3的先进材料。他们将这种材料的细小条带并排排列，条带之间留有间隙。调整间隙有两个重要结果。

首先，他们能够调节或控制光波的波长，使其缩短约 20%。其次，他们将衰减长度延长了 50% 以上。这是光波在损失大量能量之前可以传播的距离。这两项成就解决了使用 DPP 的主要挑战（比普通光束动量更高，能量损失更快），使其在实际应用中更加实用。

研究人员在论文中写道：“我们的结果表明，通过调整间隙可以定制基于 Bi2Se3 的太赫兹谐振器的光谱响应。这些知识可以作为实现基于 TI 架构的设计策略。”

这项光波控制方面的突破有望催生可调节且节能的太赫兹设备。太赫兹波比目前的Wi-Fi或5G承载的数据量更大，这意味着闪电般的下载速度和更安全的网络。这项技术还能创造更清晰、更安全的医学影像，并为更强大的量子计算机奠定基础。

来源：小奥聊科学