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納米光子學是研究在納米尺度上光與物質相互作用的一門學科，涉及光學、光學工程、電氣工程和納米技術領域，通常涉及可以通過(但不僅限于)表面等離激元極化子傳輸和聚焦光的金屬零件。在過去的十年中，納米光子學，即對光子晶體和超材料等工程結構中，對光如何在納米尺度上流動的研究，已經取得了重要進展，并有望催生皮米光子學。

但該領域長期存在的難題是原子晶格、其對稱性及其在皮米尺度光場中所起作用之間缺少聯系。埃爾默電氣和計算機工程副教授、物理和天文學系的祖賓·雅各布博士領導的研究團隊的主要工作是在小得多的皮米范圍內進行光與物質的相互作用研究，發現其中原子晶格的離散排列以驚人的方式改變了光的性質。日前，他們發現了只有皮米級大小的電磁波，這種波可以在硅等半導體中傳播。

研究團隊開發了一個物質的麥克斯韋哈密頓框架，并與物質內光致響應的量子理論相結合。他們發現，原子晶格內出現了新的異常波，隱藏于傳統的電磁波內，而且，這些光波即使在硅晶體的基本結構塊(亞納米長度尺度)內都是高度振蕩的。最新研究與應用于納米光子學的經典光流處理法迥然不同，光在材料中行為的量子性質是皮米光子學現象出現的關鍵。

這些有趣的發現表明，在原子層面，自然介質擁有豐富多樣的光—物質相互作用現象。在半導體材料中使用皮米光子波有望促使研究人員設計出新的功能性光學器件，應用于量子技術領域。接下來，研究團隊還計劃將最新研究應用于大量量子和拓撲材料，并通過實驗驗證這些新波的存在。相關研究發表于最新一期《物理評論應用》雜志。

(資料來源：科技日報)

關鍵詞： 相互作用 原子晶格 科技日報