长江讲坛第43讲：徐红星院士分享等离激元光子学和纳米光学基本问题研究

新闻网讯（学生记者 高欣/文 熊玲/摄）“光学是现代科学与技术的基础，人类对光科学的探索从未停止。”12月11日上午，中国科学院院士、武汉大学物理科学与技术学院教授徐红星做客长江讲坛，在东校区12教405学术报告厅作了题为《等离激元光子学和纳米光学基本问题研究》的学术报告。

“成书于战国中期的《墨经》最早述及小孔成像现象，记录了世界上最早的光学实验，时至今日，光学已经发展成为一门独立的科学，对人类社会发展产生了重要影响。”讲座伊始，徐红星院士向在场师生介绍光学的发展历程，通过列举激光高精切割、异形显示屏制造、飞秒激光近视矫正、脉冲激光美容等光学应用实例，阐述激光为工业、医疗等产业带来突破性的变革，并对阿秒科学、高能物理、激光核聚变、激光武器等激光物理未来科技做出展望性描述。

“如今光学已经进入微纳时代，当研究对象小于光波长，需要突破光的衍射极限发现新现象、新物理时，我们又该运用怎样的新技术呢？”徐红星院士发问，由此引出讲座重点、光学和光谱学领域新的重要分支：纳米光学和等离激元光子学。

“纳米尺度电磁场的局域化”是徐红星院士讨论的第一个基本问题。他指出，纳米光腔是光科学与技术发展的必然，是本世纪光学发展的一条主线和重要基础。“形象一点来说，光子局域化就像是把一个巨大的大象缩小为一只蚂蚁然后放进一个小瓶子。而纳米光腔的运用就是通过两个颗粒把光局域在一个范围之内。”随后，徐红星院士具体介绍了纳米光腔的发现历程。纳米光腔如何具体运用？徐红星院士表示，纳米光腔把光局域于两个颗粒之间，可以把中间的电场增强100万倍，扩大了光子密度，增强信号强度，由此研究得出纳米光学超灵敏传感原理，随后，他对纳米光腔在单分子表面增强拉曼光谱的应用进行了补充阐述。

接着，徐红星院士进入第二个问题的讨论——纳米尺度光的传播机制。他指出，发现等离激元在光的驱动下呈现出克服光衍射极限的局域态密度的振荡模式，不同模式的干涉在纳米线上形成可调控的光学拍，是实现纳米尺度上光传播及其调控的基础，为发展纳米光信息处理技术和实现纳米光芯片奠定基础。徐红星院士运用大量的实验图片和数据详细介绍了纳米光逻辑的实现、纳米自旋光子器件，以及单个等高激元的激发和传播特性。

精彩的报告令现场师生对相关科研领域产生了浓厚的兴趣。在互动环节，徐院士与现场师生就“叠加场论”进行了探讨。徐院士结合理论知识与自身研究解答了师生感兴趣的物理问题，现场响起热烈掌声。

报告结束后，校长冯征为徐红星院士颁发了长江讲坛杯。

此次报告会由副校长郭海敏主持。400多名物理与光电工程学院师生现场聆听了报告。

在报告会之前，徐红星院士作为特邀专家参加了在主教1401会议室举行的长江大学“微纳光子材料与器件重点实验室”揭牌仪式暨省重点实验室申报预评估论证会议。作为特邀专家参加的还有国家自然科学二等奖第一获奖人、国家杰出青年科学基金获得者吴颖教授，国家杰出青年科学基金获得者朱宗宏教授。

论证会上，专家们听取了物电学院院长杨文星关于该实验室建设的工作汇报，并进行了可行性论证。校长冯征致欢迎辞，并为专家颁发“微纳光子材料与器件重点实验室”学术委员会委员聘书。

（编辑 李胜杰）