《自然·物理学》期刊最新研究显示，二维材料层状结构可自然形成光学空腔，这一发现为理解超导性等量子相的产生机制提供了新视角。哥伦比亚大学与马克斯·普朗克研究所联合团队利用新型太赫兹光谱技术，观察到二维材料中光与电子的耦合现象。

哥伦比亚大学物理学助理教授詹姆斯·麦克艾弗表示：“我们发现了量子材料中隐藏的控制层，并开辟了一条塑造光与物质相互作用的道路，这既可以帮助我们理解奇异的物质相，也可以最终利用它们来开发未来的量子技术。”研究团队采用芯片级太赫兹光谱仪，将光波波长从1毫米压缩至3微米，成功突破二维材料尺度远小于探测波长的技术障碍。

实验首次在石墨烯体系中观察到由材料边缘反射形成的等离子体激元驻波。马克斯·普朗克研究所博士生贡达·基普说明：“光可以与电子耦合形成混合光-物质准粒子。这些准粒子以波的形式运动，并且在某些条件下，它们可以被限制，就像吉他弦上的驻波产生一个独特的音符一样。”研究证实二维材料多层结构中的每个夹层均可形成天然空腔，相邻空腔间的等离子体激元会产生强烈相互作用。

该发现揭示了二维材料体系中未被认知的调控维度。博士后研究员霍普·布雷彻指出：“整个项目有点像是一次偶然的发现。我们没想到会看到这些腔效应，但我们很高兴能利用这些效应对量子材料中的各种现象进行调控。”研究团队建立的分析理论模型，仅需少量几何参数即可预测材料特性，为设计特定性能的量子材料提供了新方法。

新型太赫兹光谱技术为研究二维材料中的各类准粒子振荡提供了通用平台。目前研究团队已在汉堡与纽约同步开展新样本测量工作，进一步探索自然空腔对不同量子材料体系的调控机制。

更多信息： 范德华异质结构的腔电动力学，《自然物理》(2025)。期刊信息： 《自然物理》