用“超材料光”探测原子层间的微小形变

范德华（vdW）材料因其在大应变下仍能保持结构稳定，成为调控电子、光学和磁学性质的理想平台。然而，目前对材料面内应变的测量已较成熟，而对面外应变——尤其是埋藏在界面处、尺度仅为皮米（万亿分之一米）级的微小形变——却长期缺乏无损、定量的检测手段。本文突破性地提出一种基于极化激元的光学新方法：利用六方氮化硼（hBN）这类典型vdW极性绝缘体中特有的‘面外双曲极化激元’（oHPs）作为探针。其原理在于，层间应力会软化原本在光谱中‘不可见’的面外横光学（oTO）声子振动模式；而oHPs能将这种微弱的声子响应‘激活’并显著放大，从而实现超高灵敏度探测。实验表明，该方法可分辨约10皮米的原子位移（仅为探测红外波长的约8×10⁻⁷），达到超深亚波长尺度的机械形变成像能力。研究团队不仅在平整hBN样品中成功验证了该技术，还在量子点–hBN纳米管异质结构的‘埋藏界面’上，首次实现了局域化微小形变的直接观测。这项‘皮米级测量’技术，巧妙融合了纳米力学与光子学，提供了一种无需破坏样品、即可原子级‘可视化’隐藏应力分布的全新途径，有望广泛应用于二维材料、柔性电子及纳米器件的应力诊断与设计优化。