纳米尺度双曲声子极化激元与分子振动的定向强耦合机制研究

来自国际团队的研究人员通过纳米红外成像技术，首次实现了双曲声子极化激元（HPhP）与并五苯分子的定向振动强耦合（VSC），揭示了传播方向对耦合强度及反交叉现象的调控规律，为纳米尺度定向化学传感与分子性质操控提供了新范式。

　　

物理学中的强耦合（Strong Coupling）现象揭示了光与物质相互作用的极端形式。近期研究在纳米尺度上实现了被强烈束缚的极化激元（Polaritons）与分子振动耦合，即振动强耦合（VSC, Vibrational Strong Coupling），这一技术为调控分子特性提供了新工具。然而纳米级VSC的实现需依赖对耦合强度与方向性的精确控制。

本研究首次观测到纳米尺度的定向VSC现象：通过传播型双曲声子极化激元（Hyperbolic Phonon Polaritons, HPhP）与并五苯（Pentacene）分子的相互作用，发现在分子振动共振点处极化激元色散曲线出现显著反交叉（Anticrossing），且该现象随传播方向发生规律性调制。进一步研究证实，当分子层厚度处于最优条件时，耦合强度沿特定方向达到峰值，该特性通过极化激元场与分子层的空间重叠分析得以验证。

此项发现不仅深化了对光-物质相互作用方向性调控的理论认知，更为定向生物传感（Directional Sensing）和纳米级化学性质的局部定向操控开辟了应用前景。