借助可转动角度的、双层堆叠的石墨烯超晶格（即莫尔石墨烯超晶格）构造周期势垒，实现可调控的并支持纳米光子（也就是波场局域且波长极短的等离激元）传输的光子晶体。

光子晶体利用其特有的周期结构可实现对电磁波的有效调控，例如可以通过构造光子晶体带隙隔绝电磁波的传播。这一原理同样可应用于调控波场局域且波长极短的表面等离激元（也称为纳米光子）。但传统上要实现纳米光子波段的光子晶体需要利用自上而下的纳米微加工（top-down nanofabrication），这一过程非常昂贵且精度可控度较低。最近，来自美国哥伦比亚大学、California–San Diego大学、哈佛大学、Instituto deCiencia de Materiales de Madrid和National institute for materials science （NIMS）的研究人员通过在双层堆叠的石墨烯中调制两者之间的扭转角度实现了莫尔石墨烯超晶格。他们发现，在扭转角度较小的情况下，双层石墨烯中发生原子重构，可将超晶格转化为具有周期性势场分布的光子晶体，从而避免了使用由上自下的纳米微加工。由于光子晶体尺寸较小，可支持波长极短的表面等离激元传输，其传输可通过改变双层石墨烯的扭转角度、层间耦合以及外加电压等进行调控。他们在莫尔石墨烯超晶格中引入拓扑理论，解释了周期排列的势场是由拓扑保护的边界态形成。该工作提供了制备和表征纳米光子尺寸光子晶体的新机理和新技术，并且为拓扑材料的应用和器件化提供了进一步的思路。相关研究发表在近期的《Science》上。

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来源：两江科技评论