近日，芬蘭(lan) 阿爾托大學發布最新消息稱磁場可用於(yu) 納米激光器的開閉，這一最新的研究成果刊登在專(zhuan) 業(ye) 期刊Nature Photonics上。基於(yu) 物料學基礎的這一發現，為(wei) 之後發展不受外部幹擾的光信號鋪平了道路，從(cong) 而顯著提升信號處理過程中的穩定性。

激光將光聚集成極其明亮的光束，這些光束可用於(yu) 各種領域，例如寬帶通信和醫療診斷設備。大約在10年前，一種極小而高速的激光器——等離子納米激光器問世。這些納米激光器比傳(chuan) 統激光器更節能，並在許多領域都具有巨大優(you) 勢。例如，納米激光器提高了醫療診斷中生物傳(chuan) 感器的靈敏度。

■通過切換納米點陣列的磁化，打開（頂部）和關(guan) 閉（底部）等離子體(ti) 激光器。放大的插圖顯示了單個(ge) 納米點周圍的磁場。（來源：阿爾托大學）

截至目前，無論是采用機械還是使用熱或光的方式，打開和關(guan) 閉納米激光器仍然需要人為(wei) 操作。現在，芬蘭(lan) 的研究人員找到了一種可以遠程控製納米激光器的方法。“這裏的新穎之處在於(yu) 我們(men) 能夠用外部磁場控製激光信號。通過改變磁性納米結構周圍的磁場，實現激光器的開閉。”阿爾托大學Sebastiaan van Dijken教授說。

為(wei) 了實現這一目標，研究團隊通過使用與(yu) 傳(chuan) 統材料不同的材料來製造等離子體(ti) 納米激光器。研究人員沒有用金或銀，而用的是在連續金箔和絕緣二氧化矽層上圖案化的磁性鈷鉑納米點。分析表明，隻有當使用這種材料，並且納米點以周期陣列的形式排列，研究團隊才能獲得預期的效果。

■阿爾托大學Sebastiaan van Dijken教授，研究領域包括功能材料、納米技術、多鐵性、磁性、自旋電子學

光子學向極其穩健的信號處理邁進

研究團隊開發的新激光器控製機製，未來可能在利用光信號的設備中被證明是有價(jia) 值的，但它對拓撲光子學新興(xing) 領域的影響更加令人興(xing) 奮。拓撲光子學旨在產(chan) 生不受外部幹擾的光信號。通過提供非常強大的信號處理，拓撲光子學將在許多領域得到應用。

van Dijken解釋說：“我們(men) 的想法是，創建特定的拓撲光學模式，這些模式具有某些特性，允許它們(men) 在傳(chuan) 輸過程中免受任何幹擾。這意味著，如果設備存在缺陷或因為(wei) 材料粗糙，光線也可以不受幹擾地通過它們(men) ，因為(wei) 它受到拓撲保護（魯棒性）。”

■阿爾托大學Päivi Törmä教授，研究領域包括多體(ti) 量子物理研究，超冷氣體(ti) 、納米科學、納米等離子體(ti) 、納米技術、物理科學

目前，使用磁性材料創建受拓撲保護的光信號需要強磁場。研究表明，使用具有特定對稱性的納米顆粒陣列可以意外地放大磁性效應。研究人員認為(wei) ，他們(men) 的新發現可以為(wei) 新的納米級拓撲保護信號指明了方向。“通常情況下，磁性材料會(hui) 導致光的吸收和偏振發生非常小的變化。在實驗中，我們(men) 在光學響應中產(chan) 生了非常顯著的變化（高達20%）。這是以前從(cong) 未見過的，”van Dijken說。

學院教授Päivi Törmä表示，這些結果能夠實現拓撲光子結構的巨大潛力，其中通過合適的納米粒子陣列幾何形狀進行磁化效應的擴增。這些發現是阿爾托大學應用物理係van Dijken教授領導的納米磁性和自旋電子學小組與(yu) Törmä教授領導的量子動力學小組長期合作的結果。