来自CIC nanoGUNE、多诺斯蒂亚国际物理中心及材料物理中心的研究团队，首次通过实验观测并理论证实了光学声子与表面等离子体激元之间的“平带超强耦合”现象。这项发表于《自然·材料》的研究，揭示了一种新的光与物质相互作用机制，可能在纳米光子学与量子工程等领域具有应用潜力。

当光与物质的能量交换达到一定程度时，两者会形成混合态，即极化子。研究团队通过调节半导体衬底中的表面等离子体激元，使其共振频率与上方沉积的薄层极性晶体中的光学声子频率相匹配，从而实现了超强耦合。与传统耦合方式不同，这种耦合产生的混合极化子态能在很宽的波矢范围内保持几乎相同的能量，形成“平带”响应，而非仅存在于动量的狭窄区域。

实验采用泵浦探测纳米光谱技术：先用近红外光脉冲激发砷化铟衬底，产生移动电子以改变其表面等离子体共振频率，使之与上方50纳米厚碳化硅层的光学声子频率对齐;随后利用中红外光谱纳米成像技术，对形成的混合表面等离子体激元-声子极化子模式进行可视化观测，并获取其色散关系。实验结果与理论模型共同证实了这种在宽广动量范围内存在的平带超强耦合。

该发现可能为极化子驱动的化学过程及由强光-物质耦合引发的相变研究提供新途径。在宽动量范围内实现强耦合，意味着能同时产生大量混合模式，这或许有助于改变化学反应的势垒或重塑材料的物理特性。

更多信息： 作者Edoardo Vicentini 等人，标题《光学声子与表面等离子体激元之间平带超强耦合的实空间观测》，发表于《自然·材料》(2025)。期刊信息： 《自然材料》