創造近乎隱形的可穿戴技術，如智慧隱形眼鏡和超薄擴增實境 (AR) 眼鏡，需要對傳統光學組件進行徹底的重新設計。研究人員不再依賴笨重的鏡頭和硬件，而是尋找可以在原子尺度上操縱光的材料。
XPANCEO 團隊與新加坡國立大學和布拉格化學技術大學的科學家合作，報告了這項工作的重大突破。他們的研究重點是一種稱為氯氧化鉬（MoOCl）的層狀晶體。2），它展示了一系列不尋常的光學特性，可以幫助大幅減少未來的光學設備。
發表於 矮人字母該研究首次展示了晶體光學行為的實驗圖。研究結果顯示MoOCl2 它表現出迄今為止在天然材料中測量到的最強的光彎曲效應，為更小、更強大的光學技術鋪平了道路。
水晶的行為類似金屬和玻璃
研究人員描述MoOCl2 就像一種光學“變色龍”。其行為依晶體的取向方式而改變。
以一種方式放置時，它會像金屬一樣反射光線。轉動90度，它就變得像玻璃一樣透明。這種不尋常的特徵來自於其極端的光學各向異性，這意味著它的特性會根據方向而顯著變化。
此晶體在平面上的雙折射值約為 2.2，使其能夠以非凡的效率分裂和彎曲光線。對於 XPANCEO 來說，這使得 AR 顯示器所需的複雜光控制可以使用比人類頭髮細數千倍的材料來製造。
在可見光中發現了罕見的光阻尼效應
研究人員還在 512 nm（綠光）處發現了一個罕見的 epsilon-0 點。
此時，材料的部分光學響應幾乎降至零。結果，光被有效地減慢，同時晶體內部的電場被加強。這種組合可以顯著增強光與物質之間的相互作用。
對於整合光子晶片來說，這種效應可能特別有價值。光與物質之間更強的相互作用可以實現更快的數據處理，同時使用更少的能量。
為什麼科學家對 MoOCl 感興趣2
物理學家一直在研究MoOCl2 由於其不尋常的電子結構，多年來一直如此。
該材料被歸類為“不良金屬”，由一維鉬原子鏈組成。由於這些鏈，電子比其他方向更容易移動。因此，晶體沿著一個軸的行為類似於金屬，而沿著垂直軸的行為類似於介電材料，從而產生了非常強的各向異性。
先前發表的研究 科學 和 自然通訊 他已經看到了被稱為雙曲等離子體激元的嚴格限制的光波穿過晶體。這些實驗顯示MoOCl2 它可以以非常有方向性和意想不到的方式引導光線。
然而，這個謎題的一個重要部分仍然缺失。科學家能夠觀察光學效應，但沒有直接測量材料的總光學常數。如果沒有這些測量，設計實用的基於晶體的設備就會困難得多。
繪製晶體的光學特性圖
新的工作提供了缺失的測量結果。
研究人員發現，在 512 奈米附近的可見光譜綠色區域，晶體光學響應的一個組成部分接近零。實際上，這可以增加材料內部的電場並抑制光，將電磁能量壓縮到非常小的體積並促進光與物質的相互作用。
這種現象稱為可見光 epsilon-0-0 (ENZ) 點。雖然許多材料僅在深紫外線或中紅外線區域表現出 ENZ 行為，但 MoOCl2 它在可見光譜內達到這種狀態。這一點尤其重要，因為許多現有技術，包括雷射、顯微鏡、相機和感測器系統，已經在這個範圍內運作。
XPANCEO 創辦人兼技術長、該研究的作者之一 Valentyn Volkov 博士表示：「觀察現像是第一步，但工程需要精確的數字。」 「嚴格測量 MoOCl 的總介電張量2我們的工作提供了所需的實驗基礎，以幫助我們更有信心地了解這種材料的行為方式並圍繞它進行設計。這使其成為該領域有價值的科學成果，可能與緊湊型偏振光學、非線性裝置以及從長遠來看包括智慧隱形眼鏡在內的高度小型化整合系統相關。 」
縮小未來的光學硬體
詳細的光學圖也強調了該材料在光學技術進一步小型化方面的潛力。
由於其強的結構各向異性，MoOCl2 它起到天然雙曲介質的作用。簡單來說，這使得光能夠沿著高度定向的奈米級路徑穿過晶體，而不會發生衍射（或散射），這是構建較小光學電路的關鍵要求。
它在可見光譜中工作的能力進一步增強了其對整合光子晶片的吸引力，在整合光子晶片中，光必須在非常小的空間內聚焦、過濾和集中。
研究人員列舉了幾種可能的應用。其中包括控制緊湊光學系統中光的方向的超薄寬頻偏振器，以及能夠引導光穿過比傳統光學器件允許的更小的空間的次衍射波導。
這些發現也顯示了非線性奈米光子學的可能性，其中強烈的光與物質相互作用可用於創造新的光顏色或更有效地處理光訊號。
