研究背景激子-极化子作为光与物质强耦合产生的准粒子，兼具光子与激子的特性，另外操控自旋自由度是实现高速信息处理与长距离自旋输运的关键，在此前报道的工作中，对极化子自旋的调控主要依赖材料本身的非中心对称性，但是需要加外加磁场和低温环境，条件苛刻限制了其发展，近年来光学Rashba-Dresselhaus效应在光学微腔和超表面中展现出在室温下操控光子自旋的潜力，在打破空间反演对称性的超表面中，可实现自选选择性的光子模式。等离子子体纳米晶格因其极强的场局域。高Q因子和灵活的结构设计，成为研究非布喇维六方晶格中光与物质相互作用的理想平台。
研究内容本文设计并制备了铝纳米粒子构成的Kagome晶格，通过收缩和扩张三聚体原胞的方式打破晶格的反演对称性，形成变形Kagome结构。重点关注沿Γ-K方向上的T点处的模式劈裂与圆二色性。随后将变形Kagome晶格与具单层CdSe纳米片薄膜耦合以产生极化激元激射，通过角分辨光谱和背焦面成像，分析了极化子发射的圆偏振特性及其在动量空间中的分布，结合光锥模型揭示了六重发射模式的来源。
创新点一首次本文首次在变形Kagome晶格中实现了T点处的强圆二色性响应，并将其与激子强耦合形成极化子激光，展示了非高对称点作为自旋选择性模式的可行性与优势。
创新点二本文系统揭示了T点处自旋-动量锁定的物理机制，即由近场偶极子旋转主导，而非依赖于能带拓扑或外场调控。将这种具有本征自旋选择性的等离子体晶格腔与高激子结合能的CdSe纳米片结合，首次实现了室温、无磁场条件下的圆偏振极化子激光，发射模式呈现六重对称、交替手性、高圆偏振度和低阈值的特点。
结论本文通过结构对称性破缺实现了等离子体Kagome晶格中光子的自旋-轨道锁定，并成功实现了室温圆偏振极化激元激光器，展示了非布拉菲六方晶系在自旋光子学中的巨大潜力，为未来在无磁场条件下实现高效、可控的自旋光电器件提供了新的思路与实验依据。
启发方面对于六角晶格中的特殊情况，Kagome晶格由于打破面内空间反演对称性导致极化分裂从而实现自旋轨道耦合，对后续金属结合介质，即等离激元表面晶格共振相关的工作具有启发意义。
文献来源: Advanced Materials
Adv.Mater.2025,e14310
作者：Zhaoyun Zheng,Chuchuan Hong, Siamak Khorasani, ShreyaK. Patel, MarcR. Bourgeois, DavidJ. Masiello,* and TeriW. Odom*
发表日期: May, 2025
报告人：喻志翔
