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光在納米尺度的材料裡跑，總會遇到能量損耗，這通常被認為是壞事。然而，上海交通大學等單位的科研人員卻反其道而行之，提出了一種“損耗工程”方法：不再與損耗對抗，而是把它變成調控光波走向的“方向盤”，只要施加電壓，就能讓光波在微小光路中改變傳播方向，甚至從對稱傳播轉為不對稱傳播。這為製造更小、更快的光芯片提供了新思路。相關研究成果7日在線發表於《自然-材料》雜誌。
在納米尺度下，光可以被壓成一種叫“極化激元”的波，沿着材料表面跑。但光路越窄，損耗越大，就像車道越窄越容易堵車。過去，科學家想盡辦法減少這種損耗，就像修路時儘量把路面鋪平，減少摩擦。“既然損耗躲不掉，能不能讓它為我們幹活？我們一直在研究如何把損耗利用起來。”論文共同通訊作者、上海交通大學教授戴慶說。
此次，他們設計了一個兩層結構：頂層是一種叫氧化鉬的材料，光可以在上面傳播；底層是一層排列得整整齊齊的碳納米管薄膜，像一層特殊的“路面”。這層“路面”對光的阻力不是均勻的，不同方向阻力不一樣。最關鍵的是，加一個電壓，就能改變這些阻力的大小和方向。
這樣一來，原本光波會對稱地向兩邊跑，就像雙向車道，但通過調節電壓，團隊可以讓一側的“路面”變得特別“粗糙”，光往那邊跑就衰減得厲害，於是光波自然就偏向另一側，成了“單行道”。而且這個偏轉是連續可調的，電壓變一點，光的方向就變一點，還能隨時改回來。
團隊用近場成像、電學測量和紅外光譜確認了這一效果。戴慶表示，這種方法不依賴兩種光波混合，直接用損耗來篩選光走哪條路，未來有望用於高速光通信、光開關和光路由器。
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