據(jù)外媒報(bào)道，紐約市立大學(xué)-城市學(xué)院（CCNY）的一個團(tuán)隊(duì)的新研究發(fā)現(xiàn)了一種結(jié)合兩種不同物質(zhì)狀態(tài)的新方法。

　　這是將拓?fù)涔庾优c晶格振動（也被稱為聲子）結(jié)合起來，以穩(wěn)健和可控的方式操縱其傳播。

　　這項(xiàng)研究利用了拓?fù)涔庾訉W(xué)，這是光子學(xué)的一個新興方向，它利用了拓?fù)鋵W(xué)關(guān)于守恒量（拓?fù)洳蛔兞浚┑幕舅枷耄@指的是在連續(xù)變形下改變幾何物體的部分時保持不變。

　　這種不變量的一個簡單的例子是洞的數(shù)量，例如，咖啡杯和甜甜圈對拓?fù)鋵W(xué)數(shù)學(xué)家是一樣的。拓?fù)涮匦再x予了光子以螺旋性，當(dāng)光子在傳播過程中旋轉(zhuǎn)時，會導(dǎo)致獨(dú)特和意想不到的特性，如對缺陷的魯棒性和沿拓?fù)洳煌牧现g界面的單向傳播。由于與晶體中的振動相互作用，這些螺旋狀的光子隨后可以被用來引導(dǎo)紅外光與振動。

　　這項(xiàng)工作的影響是廣泛的，特別是使研究人員能夠推進(jìn)拉曼光譜學(xué)，它被用來確定分子的振動模式。

　　這項(xiàng)研究也為振動光譜學(xué)--也被稱為紅外光譜學(xué)--帶來了希望，它通過吸收、發(fā)射或反射測量紅外輻射與物質(zhì)的相互作用。然后科學(xué)家可以利用這一點(diǎn)來研究和識別化學(xué)物質(zhì)并確定其特征。

　　“我們將螺旋光子與六方氮化硼的晶格振動結(jié)合起來，創(chuàng)造了一種新的混合物質(zhì)，被稱為聲子-極子，”主要作者、來自CCNY格羅夫工程學(xué)院的物理學(xué)家Alexander Khanikaev說。“

　　它一半是光，一半是振動。由于紅外光和晶格振動都與熱有關(guān)，我們創(chuàng)造了新的渠道，讓光和熱一起傳播。通常情況下，晶格振動是很難控制的，引導(dǎo)它們繞過缺陷和尖角以前是不可能的。”

　　新方法還可以實(shí)現(xiàn)定向輻射熱傳遞，這是一種能量傳遞形式，期間熱量通過電磁波散失。

　　Khanikaev教授小組的博士后研究員、該研究的第一作者Sriram Guddala博士補(bǔ)充說：“我們可以為這種形式的混合光和物質(zhì)激發(fā)創(chuàng)造任意形狀的通道，以便在我們創(chuàng)造的二維材料中沿途引導(dǎo)。

　　這種方法還允許我們切換振動沿這些通道的傳播方向，向前或向后，僅僅通過切換入射激光束的偏振手性。有趣的是，隨著聲子-極子的傳播，振動也隨著電場的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。這是一種完全新穎的引導(dǎo)和旋轉(zhuǎn)晶格振動的方式，這也使它們成為螺旋狀。”