来源：Paul Arnold, Phys.org，Lisa Lock编辑，Robert Egan审阅；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 余静雯 编译

   科学家们在下一代技术领域取得重大突破，成功实现了对光微波与电子微波行为的精准调控，为高速通信和量子设备的研发铺平了道路。

   在纳米尺度上精确操控光信号，对于制造超小型、高速且高效的电子设备至关重要。相较于笨重的导线和电路，我们完全可以用光来传输信息。但光波因其波长较大，难以被限制在狭小空间内，这成为该技术的主要挑战。

   不过，发表在Light: Science & Applications期刊上的一项最新研究显示，科学家们已经开发出一种名为狄拉克等离子激元（DPPs）的新型光电子微波控制技术。

   与常规光不同，DPPs能被压缩到比其自然波长小数百倍的微小空间内。这意味着光信号可在纳米级设备中实现精准操控与传输。在这项突破性研究中，科学家们展示了如何在太赫兹（THz）频段范围内控制DPPs。该频段位于电磁波谱中微波与红外光之间，是光谱中尚未充分开发的区域。

   研究团队通过使用一种名为拓扑绝缘体（TIs）的特殊纳米材料实现了对这些波的调控。拓扑绝缘体的独特之处在于其内部呈现电绝缘特性，而表面则保持导电状态。具体而言，研究人员采用了一种名为外延Bi₂Se₃的先进材料。他们将这种材料的微小条带并排排列，并在其间留有间隙。调整间隙带来了两大突破。

   首先，成功调节了波长，使波长缩短约20%；其次，将衰减长度延长了50%以上——即波在能量显著损耗前可传播的距离。这两项成果攻克了DPPs应用的主要难题（其动量高于常规光束且能量衰减快），使其更适用于实际场景。

  “我们的研究结果表明，可以通过调节间隙来定制Bi₂Se₃基太赫兹谐振器的光谱响应。”研究人员在论文中写道：“这些知识可作为基于太赫兹技术架构设计的实施策略。”

   这项光波控制领域的突破性进展，有望催生可调节且节能的太赫兹器件。相比现有Wi-Fi或5G技术，太赫兹波能传输更多数据，这意味着下载速度将快如闪电，网络安全性也将显著提升。该技术还能生成更清晰、更安全的医学影像，并为更强大的量子计算机提供基础架构。

   更多信息请参阅：Leonardo Viti et al, Tracing terahertz plasmon polaritons with a tunable-by-design dispersion in topological insulator metaelements, Light: Science & Applications (2025). DOI: 10.1038/s41377-025-01884-0