光物理学：ピコメートルスケールの層間変形の双曲ポラリトンによるプロービング

ファンデルワールス（vdW）材料は、大きなひずみ場に対してレジリエンスがあることから、電子的特性、光学的特性、磁気的特性を調整する理想的なプラットフォームとなる。面内ひずみは容易にマッピングできるが、面外ひずみの非侵襲的で定量的な評価は、特に界面に埋もれたピコメートルスケールの変形については、依然として大きな課題である。今回我々は、代表的なファンデルワールス極性絶縁体である六方晶窒化ホウ素（hBN）の層間変形を検出するための、中赤外面外双曲ポラリトン（oHP）モードを用いたポラリトン光学的方法を実証する。この方法は、層間ひずみによって誘起される面外横光学（oTO）フォノンの軟化機構を用いており、これによってピコメートルスケールの変形の高感度検出が可能となる。こうしたoTOフォノンモードは通常、分光的に「暗い」が、そのひずみ応答がoHPを通して活性化されることで、約10 pm（探査波長の約8 × 10⁻⁷倍）の原子変位感度が達成され、超深サブ波長での機械的層間変形の検出が可能になった。このことは、平面hBNと、量子ドット–hBNナノチューブヘテロ構造の埋もれた界面の両方で、実験的に確認された。ポラリトンを用いたこのピコ計測技術は、ナノメカニクスとフォトニクスを橋渡しし、隠れた応力景観を原子レベルの精度で可視化する非破壊的なレンズを提供する。

目次へ戻る