莫尔超晶格在光子学和光电子学中显示出超能力

中国科学院物理研究所(IOP)的研究人员与国际同事合作，概述了新兴莫尔光子学和光电子学的最新进展。它于30月<>日发表在《科学》杂志上。

莫尔超晶格是通过垂直堆叠两个或多个具有轻微晶格失配和/或小旋转扭曲的二维 (2D) 层状材料形成的人造量子材料。它们引入了比组成2D层的晶体周期性大得多的长度尺度的潜在景观，为工程带结构提供了一种新的范式，因此提供了大量奇特的量子现象。

例如，摩尔纹势景观可以将电子能带结构折叠成一个迷你布里渊区，从而形成扁平带和强相关拓扑态的丰富相图，如超导、轨道磁性、维格纳晶体态、陈绝缘体态和量子模拟器。

当摩尔纹超晶格与光耦合时，它们为捕捉许多新兴光子和光电现象的第一眼开辟了前所未有的可能性。例如，莫尔超晶格为在实空间和动量空间中工程激子准粒子提供了一种强大的策略，分别产生了量子点状莫尔激子和布拉格-乌姆克拉普莫尔激子。

在莫尔激子的突破的触发下，过去几年摩尔超晶格以前所未有的速度见证了大量迷人的光子和光电特性，包括但不限于莫尔激子/极化激子、共振杂化激子、重建的集体激发、强中/远红外光响应、太赫兹单光子检测和对称性破坏光电子学。

使用莫尔超晶格提供的新自由度为众多应用的轻物质相互作用工程提供了新的范例，例如多功能量子光源、超低阈值宽带激子激光和智能红外传感器。

研究人员还讨论了该领域的未来机会和研究方向，例如开发用于探测单个摩尔纹超级电池中涌现光子学和光电子学的先进技术，探索新的铁电，磁和多铁摩尔纹系统，以及使用外部自由度来设计摩尔纹特性，从而产生令人兴奋的物理学和潜在的技术创新。

“最近令人眼花缭乱的成就表明，我们才刚刚开始探索摩尔光子学和光电子学的道路，”该研究的第一作者，IOP的Du Luojun教授说。杜炳还指出，该领域的未来发展无疑将带来更多惊喜，并进一步改变物理学、材料科学、光量子技术、能量收集、信息等领域的基础科学研究和技术创新格局。总体而言，摩尔光子学和光电子学的时代即将到来。

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