摘要：

紅外光譜通過探測物質中分子的特征振動信号，可以快速、無損地确定材料的化學成分和結構，在化學和生物等領域具有廣泛的應用。但是由于紅外光波長（10微米量級）比典型的分子尺度（<10納米）大三個數量級，導緻紅外光與分子的相互作用極弱，這使得紅外光譜對納米尺度物質的檢測靈敏度極低，嚴重限制了其在痕量化學檢測方面（如食品安全和生物傳感等）的應用。要克服此挑戰，需要解決兩個技術問題：(1)波長高局域壓縮；（2）電磁能量高度增強。因此，發展能将紅外光波長高效壓縮的極化激元來增強微量物質的紅外光譜成為納米光子學領域和增強紅外光譜領域的重要研究方向。課題組基于二維極化激元增強紅外光譜開展了系列研究工作，明确了極化激元與微量分子的強耦合物理機制，展示了二維超高局域極化激元在不同類型的分子上增強探測和指紋識别的應用。

H. Hu et al, Nature Commun. 2019, 10, 11312.

H. Hu et al, Nature Commun. 2016, 7, 12334。

N. Li et al, . Nature Mater. 2021, 20(1): 43-48.

X. Guo et al, Adv. Mater. 2020, 32（11）：1907105

W. Ma et al, Nature, 2021, 596(7872): 362-366.