天然范德瓦尔斯金属MoOCl?中可见-近红外双曲自旋霍尔效应的实验实现

《Nature Communications》：On-demand steering of hyperbolic chiral polaritons

　　

摘要

在亚波长结构中控制光的偏振和传播是纳米光子技术的基础。一个前沿方向是利用强光学自旋 - 轨道相互作用来实现偏振选择性光束控制。双曲等离子体极化激元提供了一个极具吸引力的平台，因为它们凭借强约束和介电各向异性提供了巨大的光学自旋 - 轨道耦合，以及类射线传播特性。然而，尽管有理论预测，双曲自旋霍尔效应——即双曲极化激元的螺旋度锁定传播——在天然材料中仍然难以捉摸。在此，我们在天然范德瓦尔斯金属 MoOCl₂ 中展示了可见光至近红外范围内的双曲自旋霍尔效应。实现这一发现的是一个远场泵浦 - 探针显微镜，它通过与高动量参考场干涉来高灵敏度地成像双曲极化激元，克服了远场及偏振选择性探测双曲材料的一个关键障碍。我们表明，MoOCl₂ 中的双曲和表面等离子体均表现出手性场，并且它们传播方向在光螺旋度反转时可完全切换。我们的结果展示了对手性等离子体的按需控制，确立了天然双曲材料作为可重构纳米光子学和手性光 - 物质耦合的理想组件。