新型平台将2D偏振器与小型光谱仪的检测系统集成在一起

极化子是电磁波与给定材料的原子晶格中的带电粒子或振动的耦合激发。它们被广泛应用于纳米光子学，因为它们能够将光限制在纳米量级的极小体积内，这对增强光与物质的相互作用至关重要

二维材料（即只有一个原子厚的材料）通常用于此目的，因为它们所承载的极化子表现出更极端的限制、更低的能量损失，从而比块状材料具有更长的寿命和更高的可调性。为了实现对光限制的更大控制并进一步增强极化特性，可以采用称为纳米谐振器的纳米级结构

此外，当光与纳米谐振器相互作用时，它会激发极化子，极化子在由谐振器的几何形状和材料特性决定的特定频率下振荡和共振，从而能够在纳米尺度上精确操纵光

虽然使用极化子进行光限制是一种既定的做法，但在探测它们的方法方面仍有改进的余地。在过去几年中，光学测量已成为一种常见的选择，但其笨重的探测器需要外部设备

这限制了检测系统的小型化和从测量中获得的信号清晰度（称为信噪比），这反过来又阻碍了极化特性在这两个特征至关重要的领域（如分子传感）的应用

现在，研究人员在《自然通讯》的一篇文章中展示了将2D极化子与检测系统集成到相同的2D材料中。该集成器件首次实现了二维极化纳米谐振器的光谱分辨电检测，标志着器件小型化迈出了重要一步

ICFO的团队包括Sebastián Castilla博士、Hitesh Agarwal博士、David Alcaraz博士、AdriàGrabulosa博士、Matteo Ceccanti、Roshan Krishna Kumar博士，由ICREA教授Frank Koppens领导。合作机构包括扬尼纳大学；米尼奥大学；国际伊比利亚纳米技术实验室；堪萨斯州立大学；国家材料科学研究所（日本筑波）；POLIMA（南丹麦大学）；以及URCI（Ioannina材料科学与计算研究所）

该团队将光谱学应用于一堆三层二维材料。具体而言，将hBN（六方硝酸硼）层放置在石墨烯的顶部，石墨烯层叠在另一个hBN片上

在实验过程中，研究人员发现了与商业光学技术相比，电光谱学的几个优势。对于前者，覆盖的光谱范围要宽得多（也就是说，它跨越了更宽的频率范围，包括红外和太赫兹范围），所需的设备要小得多，测量结果呈现出更高的信噪比

由于两个主要特征，这个电极化平台代表了该领域的突破。首先，不再需要大多数光学技术所需的外部光谱检测器。单个设备同时用作光电探测器和极化平台，从而使系统能够进一步小型化

其次，虽然通常较高的光限制会损害这种限制的质量（例如，缩短光捕获的持续时间），但集成器件成功地克服了这一限制

“我们的平台具有卓越的质量，实现了破纪录的光学横向限制，高质量因子高达200左右。石墨烯这种卓越的限制和质量水平显著提高了光电探测效率，”该文章的第一位合著者Castilla博士解释道

此外，电光谱方法能够探测极小的二维极化子（横向尺寸约为30纳米）。他补充道：“由于施加的分辨率限制，用传统技术检测这一点极具挑战性。”

Castilla反思了他们的新方法可以解锁未来的发现。“传感、高光谱成像和光谱应用可以从这种电极化集成平台中受益。

”例如，在传感的情况下，分子和气体的片上电检测可能成为可能，“他建议。”“我相信我们的工作将为许多应用打开大门，而标准商业平台的庞大性质一直在抑制这些应用。p