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纳米光子学是研究在纳米尺度上光与物质相互作用的一门学科，涉及光学、光学工程、电气工程和纳米技术领域，通常涉及可以通过(但不仅限于)表面等离激元极化子传输和聚焦光的金属零件。在过去的十年中，纳米光子学，即对光子晶体和超材料等工程结构中，对光如何在纳米尺度上流动的研究，已经取得了重要进展，并有望催生皮米光子学。

但该领域长期存在的难题是原子晶格、其对称性及其在皮米尺度光场中所起作用之间缺少联系。埃尔默电气和计算机工程副教授、物理和天文学系的祖宾·雅各布博士领导的研究团队的主要工作是在小得多的皮米范围内进行光与物质的相互作用研究，发现其中原子晶格的离散排列以惊人的方式改变了光的性质。日前，他们发现了只有皮米级大小的电磁波，这种波可以在硅等半导体中传播。

研究团队开发了一个物质的麦克斯韦哈密顿框架，并与物质内光致响应的量子理论相结合。他们发现，原子晶格内出现了新的异常波，隐藏于传统的电磁波内，而且，这些光波即使在硅晶体的基本结构块(亚纳米长度尺度)内都是高度振荡的。最新研究与应用于纳米光子学的经典光流处理法迥然不同，光在材料中行为的量子性质是皮米光子学现象出现的关键。

这些有趣的发现表明，在原子层面，自然介质拥有丰富多样的光—物质相互作用现象。在半导体材料中使用皮米光子波有望促使研究人员设计出新的功能性光学器件，应用于量子技术领域。接下来，研究团队还计划将最新研究应用于大量量子和拓扑材料，并通过实验验证这些新波的存在。相关研究发表于最新一期《物理评论应用》杂志。

(资料来源：科技日报)

关键词： 相互作用 原子晶格 科技日报