手性超材料中相变旋光性

手性是一个基本概念，因为它与破碎的镜像对称性有关，并且在许多科学领域中都具有重要意义。几个世纪前，Arago和Pasteur成功地发现了手性与旋光性效应之间的联系，这种效应会导致光偏振角在通过手性介质时发生旋转，从那时起，手性光相互作用在偏振控制，非线性频率转换，手性光谱，光子拓扑绝缘体等领域引起了极大的研究兴趣。但是，天然材料中的手性和光相互作用非常弱，因此如何增强这种响应成为研究热点。最近，超材料的出现提供了一个有前途的框架，可以从亚波长范围获得显著的手性光学响应。模仿天然分子固有的三维（3D）特征，通过等离激元螺旋和多层扭曲纳米结构等3D超材料制成，具有很强的旋光性。但是3D制造极具挑战性，特别是对于光学超材料而言。另一方面，具有亚波长厚度的单层超材料更容易制造。

       为了从二维超材料中获得更强的强度，以前采用的主要策略是优化结构单元的设计或通过倾斜入射来激发外在手性。通过这种方法，可以有效地增强单元的光学手性响应，但偏振角一般不超过45°。近日，来自南开大学的研究小组提出了一种新的机制，可通过调节超材料结构单元之间的耦合强度来激发二维超材料中的相变，从而实现高达90°的强旋光性。研究者通过建立相变耦合振荡器阵列模型来分析阐明这种现象。 并且通过数值模拟和实验进一步证实了其想法。该发现将为在光子学中应用相变概念为设计用于强偏振控制和其他新颖应用备铺平了道路。相关研究发表在杂志《Physical Review Letters》上。（刘乐）

文章链接：https://doi.org/ 10.1103/PhysRevLett.125.237401