科技日报北京3月20日电(记者张佳欣)据最新一期《自然》杂志报道，美国纽约市立大学的研究人员迈出了创造新型光热材料的重要一步:他们首次实现了利用电流激发声子极化激元的新机制，为开发更低成本、更小的长波红外光源和更高效的冷却设备开辟了新的途径。

人们经常担心手机长时间使用后会变热。这个问题有望在未来得到解决，手机也有望内置微传感器，以超高的灵敏度和精度识别危险化学品或污染物。

声极化激元是一种独特的电磁波，当光与材料晶格结构中的振动相互作用时，就会产生这种波。它有许多独特的特性，例如，它可以将长波红外光的能量集中在极小的体积中，甚至小到几十纳米，并形成一个高效的热传导通道。这种“光热双优”的属性使其成为亚波长成像、分子传感器、电子设备内热管理等应用的理想选择。

这一发现的关键在于，研究小组在两个六方氮化硼中嵌入了单层石墨烯。(hBN)它们之间建立了一个“三明治”结构。HBN中的双曲声极化激元(HPhP)就像材料内反复折射的光一样，与石墨烯中高速移动的电子发生了强烈的碰撞。当电子与HPhP碰撞时，多余的能量会转移到HPhP，而HPhP会迅速将热量扩散到更大的区域。

实验表明，石墨烯中的电子只施加1伏特/微米的微弱电场，就像注入能量的赛跑运动员一样，可以与HPhP进行高效散射，凸显了HPhP发光的效率。这项研究的第一个实验证明，声子极化激元只能通过电学方法激发。

研究还揭示了HPhP电致发光背后有趣的物理原理。当石墨烯中的电子浓度较低时，HPhP以带间跃迁的形式发射。然而，在较高的电子浓度下，HPhP发射同时通过石墨烯中的带间跃迁和带内切伦科夫辐射进行。

实现声子极化激元的电致发光，不仅为开发纳米级长波红外线或太赫兹光源开辟了新的途径，也为能源应用带来了新的机遇。这一创新有望为节能紧凑型技术带来改变，从下一代分子传感到电子设备的热管理改进。