新方法在芯片上实现光循环传播数百万次

芬兰阿尔托大学联合多国研究团队开发了一种类似“纳米级外科手术”的方法，为脆弱的范德华材料打造了一层“纳米铠甲”，可在不破坏材料的情况下对其进行加工，在芯片上实现光可循环传播数百万次的创纪录表现。这项发表在最新一期《自然·材料》杂志上的研究，攻克了实现更快、更高效光子芯片的一大难题，标志着范德华材料的重要进展，并推动其由辅助性界面材料，向承担核心功能的器件结构材料转变。

研究团队在对材料进行纳米加工之前，先在其表面覆盖一层超薄铝膜作为临时保护层。这层铝膜就像一套微观“铠甲”，能抵御离子束的破坏性冲击，在保持晶体质量的同时，实现亚100纳米精度的加工。

借助这一方法，团队制备出高质量的范德华微盘谐振器。这种微型圆盘结构可有效“困住”光，使其在极小空间内持续循环传播。实验结果显示，该器件的品质因子超过100万，意味着光在每次循环中的能量损耗仅为百万分之一。换言之，光可以在其中往返数百万次而不明显衰减。

这一性能比此前范德华谐振系统高出三个数量级，是该领域的一项重大突破。更重要的是，光在结构中的长时间停留，使其与材料之间的相互作用显著增强。在二次谐波产生实验中，研究团队观察到转换效率提升约4个数量级，即约1万倍，显示出极强的光调控能力。