高速电子相机揭示超薄材料中新的“光扭曲”行为

在能源部SLAC国家加速实验室用高速电子相机拍摄照片时，研究人员在超薄材料中发现了新的行为，这为操纵光提供了一种有前景的方法，可用于检测、控制或发射光的设备，统称为光电设备，并研究光在材料中的偏振方式。光电器件用于许多与我们日常生活息息相关的技术，包括发光二极管（LED）、光纤和医学成像

正如《纳米快报》报道的那样，由SLAC和斯坦福大学教授Aaron Lindenberg领导的团队发现，当定向于特定方向并受到线性太赫兹辐射时，二碲化钨超薄薄膜会使入射光发生圆偏振，这种薄膜对光学设备中使用的偏振光具有理想的特性

太赫兹辐射位于电磁波谱中的微波和红外区域之间，能够以新的方式表征和控制材料的性能。科学家们希望找到一种方法来利用这种光来开发未来的光电设备

捕捉太赫兹光下材料的行为需要一种能够以超快速度记录相互作用的先进仪器，而SLAC世界领先的Linac相干光源（LCLS）超快电子衍射（MeV-UED）仪器可以做到这一点

尽管MeV UED通常用于通过测量原子在用电子束撞击样品后如何散射电子来可视化原子的运动，但这项新工作使用飞秒电子脉冲来可视化入射太赫兹脉冲的电场和磁场，这导致电子来回摆动。在这项研究中，圆极化由显示圆形图案而不是直线的电子图像表示。超薄材料的厚度仅为50纳米。林登伯格说：“这比我们通常需要诱导这种反应的厚度薄1000到10000倍。”研究人员对使用这些超薄材料（称为二维（2D）材料）使光电器件更小、功能更强感到兴奋。林登伯格说，他们设想用二维结构层制作设备，比如堆叠乐高积木。每个2D结构将由不同的材料组成，精确排列以产生特定类型的光学响应。这些不同的结构和功能可以组合成紧凑的设备，这些设备可以找到潜在的应用，例如在医学成像或其他类型的光电设备中

林登伯格说：“这项工作代表了我们操纵太赫兹光场工具箱中的另一个元素，这反过来又可以以有趣的方式控制材料和设备的新方法。”