纳米光子学领域正探索超越传统各向同性材料的方案，以实现对等离子体的更精准操控。传统局域表面等离子体共振（LSPR）常受限于各向同性介电常数和几何调谐，而引入强材料各向异性提供了新策略，为调控等离子体传播和约束增添了额外自由度。
近日，一个国际合作团队在各向异性二维晶体中成功展示了双曲局域等离子体共振。这项研究由日本冈山大学的三泽浩明教授领导，与北海道大学的李耀龙博士、石旭、松尾康高以及中国北京大学的龚旗煌教授合作完成。研究成果于2026年2月13日发表在《自然通讯》期刊上，得益于三所机构在纳米加工、测量平台和专业知识方面的协同整合。
三泽教授表示：“传统等离子体平台基于各向同性贵金属，固有各向异性有限，难以实现可控手性和可调场限制。双曲色散如何表现为局域等离子体共振也不明确。我们转向强面内各向异性晶体MoOCl₂，通过实验建立双曲局域等离子体共振，并为工程光学手性开辟扭曲堆叠这一新设计手段。”MoOCl₂是一种层状范德华晶体，具有单斜结构，表现出明显面内各向异性，沿一个晶体轴呈金属性，垂直方向保持介电性，导致双曲色散和定向光传播。
当MoOCl₂被制成圆形纳米盘时，仅对沿金属轴偏振的光显示局域等离子体共振，证实模式一维性质源于材料各向异性介电常数。近场成像验证了各向异性行为，揭示与传统等离子体系统不同的电磁场分布。在垂直堆叠结构中，等离子体共振波长几乎不受层间分离变化影响，表明Z-gap独立性是MoOCl₂双曲局域等离子体共振的固有特性，增强了器件集成稳健性。
通过受控扭曲堆叠MoOCl₂盘，团队在不破坏几何对称性下实现了显著光学手性，最大圆二色性在模拟中超过0.65，实验中达0.54，源于相邻盘间密度增加和近场耦合增强。利用强限制双曲场和扭曲诱导手性，这项研究有望开发小型化光子组件，如超紧凑偏振和手性光学器件，以及高灵敏度传感器，用于分子指纹识别和对映体选择性检测。
三泽教授总结道：“我们的发现为高度集成纳米尺度光子功能铺平道路，可能应用于中红外/太赫兹波段，这对分子指纹传感至关重要。现有组件通常庞大复杂，我们的方法有助于开发紧凑、低功耗、高灵敏度的光谱传感器，用于快速检测手性分子，应用于质量控制、健康等领域。这减少了复杂3D纳米加工依赖，提升了可制造性和可扩展性。”
出版详情：作者：Okayama University；标题：《Anisotropic 2D crystal with hyperbolic localized plasmon resonances unlocks additional degree of freedom》；发表于：《Nature Communications》(2026)；期刊信息：《Nature Communications》。
