光电周报|非对称硅超表面首次实现皮秒光开关;分子手性成像技术单次可视化;离子电子探测器融合图像处理;双脉冲激光暂停硅熔化
发布时间:2025-08-08 14:22:05 阅读数: 269
一、
期刊名称: 《自然》(Nature)
期刊标题:Optical control of resonances in temporally symmetry-broken metasurfaces
内容:
慕尼黑大学安德烈亚斯·蒂特尔(Andreas Tittl)团队在《Nature》发表突破性研究,利用非对称硅超表面首次实现皮秒级光谐振开关。该设计通过两根几何形状差异化的硅纳米棒构建超薄结构,在特定波长下形成光学响应相互抵消的“暗态”(谐振关闭);通过200飞秒激光脉冲选择性激发其中一根纳米棒,打破平衡并激活谐振(谐振开启),在1皮秒内完成状态切换。实验验证了四种操作:从暗态生成谐振、完全淬灭谐振、以及共振线宽的精准展宽与锐化(Q因子提升>150%)。该技术突破传统“调光式”调控局限,实现零能量损耗的开关控制,为光通信、量子计算及光子芯片的低损耗光学开关与动态量子调控提供全新范式
DOI :10.1038/s41586-025-09363-7
二、
期刊名称: 《自然·光子学》(Nature Photonics)
期刊标题:Wide-field spectroscopic imaging of optical activity
内容:
苏黎世联邦理工学院团队开发出全球首款分子手性空间分布成像技术,首次通过单次成像实现手性结构的纳米级可视化,研究成果已发表在《自然·光子学》期刊上。该技术利用双路干涉光学系统同步捕获样本与左/右旋圆偏振光的相互作用,通过分光装置将透射光分解为双旋向分量,并与参考光干涉生成编码图像,经算法解析生成彩色空间分布图,直接标识样本中左旋与右旋分子的区域定位(如金纳米结构组成的"L/R"字母)。相较传统需多次测量取平均的方法,该技术不仅将检测效率提升一倍,更首次揭示材料局域手性差异(如药物混合物旋向分布),灵敏度达单分子层水平。当前系统信噪比需进一步优化,未来将应用于制药纯度分析、细胞膜手性研究及生物诊断工具开发,为手性相关生物学与材料科学提供革命性观测手段。

一种新方法可以揭示纳米结构是左手性还是右手性,并将结果可视化于单幅图像中。该图像展示了各种左手性和右手性结构。
DOI :10.1038/s41566-025-01722-0.
三、
期刊名称: 《自然-通讯》(Nature Communications)
期刊标题:Ionic-electronic photodetector for vision assistance with in-sensor image processing
内容:
复旦大学与中国科学院大学黄海、王建禄团队在《自然-通讯》发表研究,开发出基于磷硫化铜铟(CIPS)铁电材料的离子电子光电探测器,首次在传感器内实现光感知与图像处理的同步融合。该器件利用Cu?离子迁移的动态特性,赋予光电响应非线性与历史依赖性,可依据光照环境自适应调整灵敏度——选择性增强微弱信号或抑制过曝区域,实现噪声滤除、对比度增强及图像反转等原位处理功能57。其核心技术突破在于:通过离子重分布实时调制光谱响应权重,显著提升红绿色对比度(适用于色觉缺陷补偿),并模拟生物视觉的适应性机制(如正/负响应模式切换),在零外部电路条件下完成视觉预处理59。该技术规避传统传感-计算分立架构的数据传输瓶颈,能耗降低超60%,为可穿戴视觉辅助设备与低功耗边缘AI系统提供新型硬件范式,未来可通过阵列化拓展至神经形态成像领域。

使用 CIPS 光电探测器进行传感器内图像转换。
DOI: 10.1038/s41467-025-62563-7
四、
期刊名称: 《通讯物理》(Communications Physics)
期刊标题:Pausing ultrafast melting by timed multiple femtosecond-laser pulses
内容:
加州大学默塞德分校联合德国卡塞尔大学团队在《通讯物理》发表突破性研究,通过双脉冲激光时序调控首次实现硅超快熔化的主动暂停。该技术利用间隔126飞秒的双激光脉冲序列(首脉冲激发原子运动,次脉冲精准干涉原子位移),在硅吸收足以引发非热熔化的能量时,将其稳定于新型亚稳态——原子无序化进程被强制中断,同时材料保留固态晶体特性:带隙仅略微减小,声子振动显著"冻结"(温度较预期低42%)。研究采用从头算分子动力学模拟验证该状态可持续超1皮秒,其电子结构与原始晶体高度相似。该发现颠覆了传统超快相变认知,为极端条件下材料物性调控(如创造新物相)、高精度能量传递测量及激光微加工技术提供了新范式,未来可拓展至锗等相似半导体材料。

励磁方案。
DOI:10.1038/s42005-025-02238-3