近日，以中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所為依托單位的紅外科學(xué)與技術(shù)重點實驗室（紅外物理國家重點實驗室）在基于連續(xù)域束縛態(tài)的高魯棒性薄層低維探測材料增強吸收和調(diào)控方面取得重要進(jìn)展，研究團(tuán)隊通過對環(huán)形偶極子連續(xù)域束縛態(tài)的研究，圍繞基于薄層低維材料的紅外器件在增強吸收的物理層面突破結(jié)構(gòu)損耗、提升波長穩(wěn)定性、調(diào)控諧振位置與吸收效率等方面開展探索，解決了相關(guān)基礎(chǔ)物理問題，實現(xiàn)了單原子層探測材料高達(dá)95%以上的吸收效率，為滿足高量子效率紅外探測、極窄帶光譜識別等迫切需求提供支撐。相關(guān)工作以“Toroidal Dipole BIC-Driven Highly Robust Perfect Absorption with a Graphene-Loaded Metasurface”為題發(fā)表在Nano Letters上 

　　低維薄層材料具有特殊的半導(dǎo)體性質(zhì)和顯著的激子性質(zhì)，在能源存儲、傳感成像、生物醫(yī)學(xué)等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。相比傳統(tǒng)體材料，低維材料具有新穎的光學(xué)與電學(xué)性質(zhì)，如易于與波導(dǎo)或腔體結(jié)構(gòu)進(jìn)行集成、具有高機械強度與柔韌性等，被視為“后摩爾定律”時代半導(dǎo)體工業(yè)新的突破口。然而，極薄的厚度導(dǎo)致的弱光-物質(zhì)相互作用成為研發(fā)高性能紅外探測器件的重要挑戰(zhàn)。目前已經(jīng)報道的工作并沒有提供令人滿意的吸收增強效果與低損耗率，且不具有波長穩(wěn)定性。 

　　針對上述瓶頸問題，重點實驗室研究團(tuán)隊通過引入環(huán)形偶極子連續(xù)域束縛態(tài)（TD-BIC）實現(xiàn)品質(zhì)因子匹配，在多個離散波長達(dá)成波長穩(wěn)定的臨界耦合，研制了一種近紅外低維探測材料吸收增強器件，同時實現(xiàn)了低損耗與高吸收的性能指標(biāo)，基于單原子層，獲得了高達(dá)95%以上的吸收效率，具備了傳統(tǒng)設(shè)計所不具有的單一波長高魯棒性，為基于薄層低維材料的紅外探測提供了有益的參考。

　　金融博士為本文的第一作者，李冠海研究員、黃陸軍研究員為本文的通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、上海市科委基金等支持。

　　論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.3c02958