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文献标题：Hybrid Metasurface forOn-Chip Enrichment andQuantification of Biological Samples

这篇文章的核心贡献在于：首次将仿生超疏水蒸发浓缩结构与纳米等离子体SPR传感器通过TPL 3D打印集成到单一芯片上。生物样品的富集是成功进行下游检测的关键前提，因为原始样本中目标分析物（如疾病生物标志物）的浓度通常极低。传统的富集技术包括离心、过滤、固相萃取等，虽然能有效浓缩分析物，但操作繁琐且难以与检测环节集成。近年来，利用疏水表面进行蒸发富集的技术受到关注——通过微纳结构纹理实现超疏水表面，利用高比表面积促进小液滴中溶剂的快速蒸发，从而高效浓缩目标分析物。由金覆盖的纳米柱阵列构成，基于表面等离子体共振原理，通过检测折射率变化来实时监测生物分子结合事件。纳米柱直径175nm，间距475nm，阵列直径60μm，工作共振波长约850 nm。采用"打蛋器"形状的微结构环绕在SPR传感器周围。每个eggbeater结构宽130μm、高200μm，相邻间距250μm。其中心凹陷、边缘凸起的几何设计确保液滴在蒸发过程中始终与中心亲水SPR传感器保持接触。该系统可适配检测猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）和猪圆环病毒等其他猪源病毒。利用仿生疏水微结构实现样品浓缩，同时利用纳米等离子体结构的强光热效应加速蒸发，从而在缩短检测时间的同时提升灵敏度。

Qinming Zhang, Gaurav Rawal, Jingjing Qian, Shengpu Zou, Jesse Gillingham, Jianqiang Zhang, Liang Dong, Meng Lu; Hybrid Metasurface for On-Chip Enrichment and Quantification of Biological Samples. ACS Appl. Mater. Interfaces 16 April 2025; 17 (15): 22464–22473. https://doi.org/10.1021/acsami.5c02409

报告人：王艺

文献标题：Strongly enhanced light–matter coupling ofmonolayerWS2 fromaboundstateinthe continuum

内容：该研究的核心是利用BIC降低光子损耗的同时增强WS₂所在位置的局域电场，从而提高激子-光子耦合。他们先利用SiO₂/TiO₂ DBR提供一个电场本身集中在结构表面的Bloch表面波，适合与单层WS₂重叠，接着再通过一维缺陷光栅进行横向动量补偿，其中KG分量通过Bragg散射打开约100meV的gap，KG分量则把原本位于较大k处的BSW能带折叠到 Γ点。在 Γ 点，上支Bloch模式关于对称轴反对称，而自由空间辐射通道为对称，因此二者对称性不匹配导致辐射耦合被禁止，最终形成对sp-BIC，使光子辐射线宽显著减小、Q因子升高。同时他们通过结构优化把BIC的强电场集中到 WS₂ 位置，使耦合强度g增大，并抑制下方的耗散模式与WS₂的耦合；因此在大 g以及小光子线宽共同作用下，系统进入强耦合，出现明显模式反交叉，并得到70meV左右的Rabi splitting。最后还观察到功率依赖的极化激元蓝移，还通过远场偏振涡旋验证了BIC的拓扑性质。

文献来源：Maggiolini, E., Polimeno, L., Todisco, F. et al. Nat. Mater. 22, 964–969 (2023). 作者：Eugenio Maggiolini Laura Polimeno, Francesco Todisco, Anna Di Renzo, Bo Han, Milena De Giorgi, Vincenzo Ardizzone, Christian Schneider, Rosanna Mastria, Alessandro Cannavale, Marco Pugliese, Luisa De Marco, Aurora Rizzo, Vincenzo Maiorano, Giuseppe Gigli, Dario Gerace, Daniele Sanvitto & Dario Ballarini

报告人：彭家华

文章标题：Scalable nanopatterning of organic light-emitting diodes beyond the diffraction limit《突破衍射极限的有机发光二极管可规模化纳米图案化》

文章概述：本文提出自对准纳米掩模刻蚀‑光刻工艺，无光刻胶，利用自支撑SiNx薄膜纳米孔进行刻蚀与热蒸镀，可规模化制备纳米OLED：像素密度最高100000 ppi，周期250 nm，最小像素尺寸约100 nm。超百万像素器件平均外量子效率EQE可达13.1%。亚波长像素充当超表面单元，构建电驱动电致发光超表面；纳米像素之间衍射耦合，可以电控调控远场发射方向、偏振。文章的实验原理：自对准纳米掩模光刻：低压CVD在硅片沉积30‑50 nm氮化硅薄膜；电子束光刻定义纳米孔，RIE刻蚀SiNₓ；干法+湿法KOH释放得到自支撑SiNₓ掩模膜片，可重复使用，一片4英寸晶圆可制备52个掩模芯片。分子动力学模拟：在纳米受限液滴中，Ir(ppy)3分子有表面活性，热力学上倾向迁移到纳米液滴表面。纳米尺度下偶极矩更偏向垂直衬底，改变光辐射特性；液滴尺寸越小，每个Ir原子周围的配位数下降，影响激子复合行为。电致发光超表面光学机理：方形晶格将光衍射到大角度；六角晶格将光集中在法向小角度；倒格矢与光子面内波矢满足相位匹配，调控远场BFP后焦面辐射图案。且方位角对称，实现全向辐射调控；改变周期调控出射极角。通过阵列周期调控远场偏振。器件内部波导模式、等离激元模式会改变最终电致发光偏振；仅改变周期，就可以实现远场偏振翻转。主要结论：开发无光刻胶的自对准纳米掩模刻蚀‑蒸镀工艺，实现有机发光层EML直接纳米图案化；实现最小100 nm像素，最高100000 ppi，百万像素阵列EQE可达13.1%，证明OLED可以在亚衍射极限下保持高效率；揭示纳米受限下Ir(ppy)₃分子表面富集、跃迁偶极矩重取向的分子行为；通过晶格几何调控电致发光远场方向角、偏振态。文章创新点：工艺创新：首次把纳米掩模同时用于刻蚀+热蒸镀，实现自对准像素绝缘；直接图案化发光有机层，而不是只图案化底电极；无光刻胶，避免有机层化学损伤，掩模可重复使用，可规模化制备百万像素级nano‑OLED。传统精细金属掩模只能做到~10 μm，电子束曝光效率低、难以大面积。器件创新：实验证明亚波长纳米OLED阵列可以作为电致发光超表面，电注入下直接调控远场方向、偏振；把OLED从单纯面光源拓展为可调制光子超表面。机理创新：全原子分子动力学揭示纳米受限下磷光分子表面偏析、偶极矩取向变化，为纳米尺度有机发光器件提供分子层面理解。

文献来源：Nature Photonics, Volume 20, January 2026, 31–39 文章作者：Tommaso Marcato, Jiwoo Oh, Zhan-Hong Lin, Tian Tian. et al.

报告人: 丁玺铮

文献标题: Observation of topologically enabled unidirectional guided resonances

研究背景：以前的UGR一般只出现在能带上的某一个频率和波矢位置。它的基本原理通常是在一个方向上让几个辐射场刚好相消，从而使这一侧不再辐射，但是这种相消条件比较严格，所以离开这个点之后单向性很快就会下降。对于耦合器、天线和发光器件来说，如果整段能带都能保持单向辐射，会比只有一个孤立点更实用。本文研究的就是这样一种情况。作者利用两层WS₂光栅之间四分之一周期的横向错位，使左右传播的导模形成狄拉克交叉，并且让两种传播模式在整个能带上分别对应相反的垂直辐射方向。这样UGR不再只是一个离散点，而是在很宽的能量和波矢范围内连续存在，文中把它称为continuum-UGR。研究内容 1：如图所示，作者先用一个简单的双模模型来解释这种连续单向辐射。双层光栅中可以看成同时存在向左和向右传播的两个导模，普通情况下这两个模式会互相耦合，所以在能带中心打开一个带隙。上下两层光栅之间的横向错位用S表示。当S等于0时，两层完全对齐，左右传播模式之间的耦合较强，能带有明显带隙，其中一个带边还可以形成BIC。随着S增加，两个模式之间的耦合逐渐减小。到S等于0.25，也就是刚好错开四分之一周期时，耦合项变为0，两条能带在中心位置线性交叉，形成狄拉克能带。这里最关键的不只是带隙闭合，而是左右传播模式不再相互混合。再考虑上下环境并不完全对称，同一模式从上下两层光栅泄漏出来的光在一侧是相长干涉，在另一侧是相消干涉。结果就是左传播模式主要向上辐射，右传播模式主要向下辐射，而且这种关系不是只在一个点成立，而是在几乎整条能带上都成立。图d给出的场分布也能看到，左、右传播状态的泄漏方向正好相反。 2：为了在实验中实现这种双层滑移结构，作者使用了WS₂范德华材料。如图a所示，先分别在大约50 nm厚的WS₂薄片上加工一维光栅，再用PDMS和PC薄膜把其中一层拾取起来，转移到另一层光栅上方。由于两层之间主要靠范德华力贴合，所以不需要再生长一层中间材料，也比较适合做这种上下叠放的三维结构。实验中的光栅周期大约320 nm，线宽约200 nm，通过转移时的横向位置来控制两层之间的S。图b、c中的光学显微镜和SEM可以看到两层光栅已经重叠，并且上下条纹之间保留了需要的横向错位。图d是实验测量装置。透射实验用宽带光从一侧照射样品，通过傅里叶光路把不同出射角对应到不同面内波矢，因此可以直接从角分辨透射谱中看到能带。PL实验则用594 nm激光激发WS₂本身发光，再看这些内部产生的光最终更容易从哪个方向通过导模共振泄漏出去。 3：图中给出了S等于0、0.15和0.25三种情况下的角分辨透射谱。S等于0时，正负角度两边的共振基本对称，并且上下两条能带之间有比较明显的带隙，这和普通耦合双层光栅的情况一致。当S增加到0.15以后，带隙开始变小，同时能看到共振逐渐偏向其中一支能带。到S等于0.25时，两条带接近线性交叉，形成狄拉克型色散，而且从当前入射方向看，明显的共振基本只出现在左传播的一支上，右传播的一支在很宽的能量范围内都很弱。这里透射实验看到的是“选择性激发”，它和单向辐射互为时间反演。简单来说，如果左传播模式本身主要向空气侧泄漏，那么从相反方向入射的光更容易耦合进这个模式；而右传播模式的辐射方向不匹配，所以很难被激发。当作者把样品翻转、交换入射方向以后，被激发的传播方向也会反过来，这说明这种不对称不是仪器造成的，而是模式本身的辐射方向决定的。 4：为了更直接地看模式到底向哪边辐射，作者又测量了角分辨PL。WS₂本身在大约800到950 nm有比较宽的发光范围，所以一次测量就能覆盖较大一段导模能带。S等于0时，PL在正角度和负角度两边基本对称。随着滑移量增加，发光逐渐向其中一边集中。到S等于0.25时，图中几乎整段发光能区的强信号都沿同一支传播带出现；从样品另一侧测量时，则得到相反的分布，这就直接说明两种传播模式分别向两个相反的垂直方向辐射。作者又定义了单向度DoU来比较空气侧和基底侧的发光强度。DoU越接近1，说明越接近完全单向。图5中可以看到，除了大约1.45 eV的狄拉克交叉点附近，PL和透射在很宽的能量范围内都保持较高的单向度。狄拉克点附近DoU下降，是因为左右传播模式在这里能量简并，实验中很难把两个模式完全分开激发，并不代表前面的单向辐射机制消失。实验线宽、器件有限尺寸和表面粗糙度也会使实际单向度比理想模拟低一些。文章结论：文章实现了一种连续存在的UGR。以前的UGR一般依靠某个特定参数点上的相消干涉，因此只在很窄的频率和波矢范围内单向。本文通过把两层WS₂光栅错开四分之一周期，使左右传播模式之间的耦合消失并形成狄拉克能带，再利用结构上下环境的不对称，让左、右传播模式分别只向两个相反方向泄漏。这样单向性就不再只属于一个特殊点，而是扩展到接近整条能带。实验上作者利用范德华材料可以先加工再堆叠的特点制备双层光栅，并分别用角分辨透射和PL来验证选择性激发和单向发射。结果显示，除了狄拉克简并点附近，大部分测量能区都保持明显的单向性。相比传统离散UGR，这种方法最大的特点就是工作范围更宽，不过它也比较依赖两层光栅的相对滑移精度以及器件的Q值。文章最后也指出，连续UGR在二维动量空间中究竟应该怎样用拓扑电荷来描述，还需要进一步研究。

文献标题: Unidirectional guided resonance continuum of Dirac bands in WS2 bilayer metasurfaces 文献来源: Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/s41565-025-01945-w 作者：Daegwang Choi, Ki Young Lee, Dong-Jin Shin, Jae Woong Yoon, and Su-Hyun Gong

报告人: 汪志远

文献标题: Quantum nature of a strongly coupled single quantum dot–cavity system

研究背景固态腔量子电动力学旨在将单个量子发射器与光学腔强耦合，实现可控相干耦合与量子信息处理。自组装量子点与光子晶体纳米腔是重要平台，但传统方法常随机嵌入多个量子点，难以确认腔发射是否来自单个量子点；而且Rabi分裂本身也可由经典耦合振子解释，因此必须验证单量子点-腔强耦合的量子本质。研究内容本文利用原子力显微镜探测埋层量子点引起的表面1–2 nm起伏，以30 nm精度将光子晶体纳米腔定位到单个InAs量子点，并使其与腔模电场最大重合，获得12000–30000的高Q值。失谐时，腔模与量子点激子的交叉相关呈现反聚束，证明腔发射由同一单量子点驱动；共振时观察到极化子反交叉三峰谱，耦合强度约76–90 μeV，激子寿命从8.7 ns缩短至60 ps，降低145倍。脉冲自相关进一步显示强耦合下腔光子流呈反聚束，证明系统具有量子非谐性。创新点一发展原子力显微镜定位埋层量子点的技术，将纳米腔确定性地对准单个量子点与电场最大，实现高Q单量子点强耦合，避免多量子点随机耦合的干扰。创新点二通过失谐腔模与激子的交叉相关反聚束，证明非共振腔发射仍来自同一单量子点，排除背景连续态和多量子点连续态，揭示量子点并非简单人工原子模型。创新点三通过强耦合下光子自相关反聚束和寿命大幅缩短，证明激子-光子耦合具有量子非谐性，明确区分单量子强耦合与经典两振子耦合。总结本文在固态光子晶体腔中实现了确定性单量子点强耦合，并从光谱、时域和光子关联三个层面证明其量子本质，为固态腔QED和量子信息处理奠定基础。启发方面强耦合之后，测量荧光寿命依然有用，原子力显微镜观测量子点起伏也是常规检测手段。

NATURE|Vol445|22February2007 作者：K. Hennessy1,2, A. Badolato1, M. Winger1*, D. Gerace1, M. Atatu¨re1, S. Gulde1,S.Fa ¨lt1,E.L.Hu2 & A. Imamog˘lu1 发表日期: 22 February

报告人：喻志翔