為了構建基于極化激元的光電集成回路，迫切需要研發可在片上集成的納米光源作為信息輸入端口。切倫科夫輻射是由當帶電粒子高速掠過介質表面激發的電磁輻射，是構筑片上納米光源的重要路徑。反向切倫科夫輻射具有帶電粒子運動方向與產生電磁輻射相反的特點，可以有效屏蔽運動粒子對輻射電磁波的干擾，從而顯著提升納米光源的品質。前期已有報道在超構材料中獲得了微波頻段的反向切倫科夫輻射，但隨著頻率提升該結構電磁損耗呈指數上升，如何獲得紅外頻段的反向切倫科夫輻射仍是挑戰。 

　　 與上述超構材料中通過空間結構設計獲得負折射率的思路不同，天然晶體中的負群速度色散的極化激元模式也有望實現反向切倫科夫輻射。近年來，中國科學院國家納米科學中心研究員戴慶團隊利用特色電子激發極化激元理論模型和實驗表征方法，在雙折射晶體（如六方氮化硼和氧化鉬等范德華材料）中發現了具有雙曲色散的聲子極化激元。這種雙曲聲子極化激元一方面在中紅外范圍內具有負群速度，為實現反向切倫科夫輻射提供了必要條件，另一方面具有顯著的慢光效應，有利于降低激發輻射所需的帶電粒子速度閾值。

　　 該團隊通過進一步研究，在天然氧化鉬I型雙曲頻帶上觀測到聲子極化激元反向切倫科夫輻射現象，即由金屬天線的等離激元（類比運動的帶電粒子）來激發聲子極化激元反向輻射傳輸。研究發現，通過改變帶電粒子的運動方向，可以不對稱地重塑反向切倫科夫輻射的分布。此外，通過原子制造技術構筑氧化鉬和六方氮化硼范德華異質結，能夠進一步調控輻射角度和品質因子，從而提升納米光源的品質。這項研究成果有望為解決光頻段反向切倫科夫輻射高效激發的難題提供新思路，并為實現光電集成回路中片上光源提供重要材料平臺。 

　　 相關研究成果以Mid-infrared analogue polaritonic reversed Cherenkov radiation in natural anisotropic crystals為題發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的支持。

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極化激元反向切倫科夫輻射的示意圖