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第一作者：馬超杰，馬辰俊，劉暢，郭泉林

通訊作者：劉開輝，洪浩

通訊單位：北京大學

?劉開輝，北京大學物理學院教授，博士生導師，北京大學特聘研究員，國家優秀青年基金獲得者（2015 ），國家杰出青年科學基金獲得者（2020）。

洪浩，北京大學劉開輝課題組組員，特聘副研究員。

論文速覽

具有大的手性光學響應和高結構穩定性的納米材料是高級微型光學和光電子應用所期望的，其中一維（1D）納米管是具有可連續調節的手性幾何結構的穩定晶體結構。然而，由于同軸管的多樣化結構，它們的手性光學響應通常較弱且難以控制。

本文研究了一類多壁氮化硼納米管（BNNTs），這些納米管具有包括近乎單手性、同手性和單極性在內的相干堆疊結構，表現出可擴展的非線性手性光學響應。這種內在結構在單個多壁BNNTs中產生了強烈的非線性光學響應，實現了高達0.01%的二次諧波生成（SHG）轉換效率和微瓦級別的輸出功率，在1D納米材料家族中表現優異。

此外，研究還發現，納米管的豐富手性引入了可控的非線性幾何相位，產生了手性相關的SHG圓二色性，其值在-0.7到+0.7之間。預期這種1D手性平臺將為緊湊型非線性光源和調制器帶來新功能。

圖文導讀

圖1：相干堆疊的BNNTs的結構。

圖2：BNNT中的高SHG響應。

圖3：BNNT中的高次諧波發生（HHG）響應。

圖4：BNNT中的手性依賴的SHG響應。

圖5：BNNTs中手性依賴的SHG-CD的理論研究。

總結展望

本研究揭示了相干堆疊的BNNTs的獨特特性，這些特性保留了組成納米管的反演和鏡像不對稱性，并實現了可擴展的光學非線性。實現了巨大的SHG產額（0.01%的轉換效率，微瓦輸出）和同時具有大的SHG-CD（從-0.7到+0.7連續可調）的全面性能。

這種能力可以擴展到其他二階非線性光學過程，例如自發參量下轉換，以生成具有可調糾纏特性的糾纏光子對。此外，1D納米管中的固有手性、強非線性以及自發電極化和豐富的堆疊配置預計將帶來比2D系統更豐富的物理特性，如手性位移電流、非互易超導性和體光伏效應。對相干組裝的手性納米管的研究，應該促進在1D納米管系統中進一步探索堆疊工程物理和應用。

文獻信息

標題：Strong chiroptical nonlinearity in coherently stacked boron nitride nanotubes

期刊：Nature Nanotechnology

DOI：10.1038/s41565-024-01685-3

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/07/04/96e7342760/

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