2D材料旋转光偏振

德国和印度的物理学家已经证明，钨二硒化物等超薄二维材料可以在适用于芯片的小磁场下，在某些波长下旋转可见光的偏振几度。

光在某些情况下表现出波动行为，这一点已经众所周知。当光穿过材料时，一些材料能够旋转光波的偏振，即振荡方向。这一性质被应用在光通信网络的核心组件中，称为“光隔离器”或“光二极管”。该组件允许光在一个方向传播，但会阻止所有另一方向的光。最近的一项研究显示，德国和印度的物理学家们已经证明，钨二硒化物等超薄二维材料可以在适用于芯片的小磁场下，在某些波长下旋转可见光的偏振几度。来自德国明斯特大学和印度浦那的印度科学教育与研究学院（IISER）的科学家们已经在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究成果。

传统光隔离器存在一个问题，就是它们相当大，尺寸在几毫米至几厘米之间。因此，研究人员还没有能够创建与日常基于硅电子技术相媲美的芯片上集成的微型化光学系统。目前的集成光学芯片只包含了几百个元素。相比之下，计算机处理器芯片包含了数十亿的开关元件。德国和印度团队的工作因此是微型化光学隔离器发展的一大步。研究人员使用的二维材料只有几个原子层厚，因此比人类头发还要薄一百万倍。

"将来，二维材料可能成为光隔离器的核心，并为当今的光学以及未来的量子光学计算和通信技术实现芯片上集成," 来自明斯特大学的Rudolf Bratschitsch教授表示。来自IISER的Ashish Arora教授补充道："甚至也需要用于光隔离器的笨重磁铁，都可以被原子薄的二维磁铁所替代。” 这将大幅减小光子集成电路的体积。

该团队解密了他们发现的效应的机制：在二维半导体中，所谓的激子，即束缚电子-空穴对，在放置在小磁场中的超薄材料中强烈地旋转了光的偏振。据Ashish Arora介绍："在二维材料上进行如此敏感的实验并不容易，因为样品面积非常小。" 科学家们不得不开发一种比以前方法快1000倍的新的测量技术。