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极化，同步。从宏观上讲，是相互矛盾的。但对于内布拉斯加州大学林肯分校的XiaHong和她的纳米科学家来说，这种明显的矛盾具有一种和谐的意义。这可能会导致更小，更通用的光学滤镜的开发。

当两个光包或光子撞击材料，并从材料中射出另一个能量为两倍、波长为一半的光子时，就会出现这种矛盾的现象。由于整个电磁波谱的波长不同，这种现象可以将传入的红外线转化为蓝光波，可见光转化为紫外光。

但是，不是任何材料都能做到这一点，即二次谐波生成。有一种材料可以做到：一层薄如原子的二硫化钼。Hong花了几年的时间探索将二硫化钼与所谓的铁电材料配对后产生的现象，当暴露在电场中时，其正负电荷的排列会发生翻转。

去年，她和她的同事们正在研究当单层二硫化钼被置于一种名为锆钛酸铅（PZT）的铁电材料之上时，单层二硫化钼的光学行为是如何反应的。

我们并没有抱有太大的期望，物理学和天文学副教授Hong说，但我们看到了这种非常、非常奇怪的现象。

研究人员没有观察到整个表面均匀产生二次谐波，而是注意到某些部分正在加剧这种现象，即使其他部分减弱了该现象。研究人员还意识到，意外的图案出现在PZT的畴壁上，在该区域中，具有正极化的部分（朝上的正电荷与向下的负电荷分开）遇到了具有负极化的部分。不仅如此：反射的第二谐波生成的强度交替变化，因此第一，第三和第五壁对其进行增强，而第二，第四和第六对其进行衰减。

由于在两种材料中都没有发现该模式，研究人员认为它必定源自两者之间的某种相互作用。通过仔细检查，他们发现PZT壁顶部的正负电荷呈漩涡状-类似于冷热空气会聚时可能发生的旋转-起到了作用。

当旋转与上覆的二硫化钼的极化相匹配时，前者沿顺时针方向旋转，而后者则左右对齐，反之亦然，反射的第二谐波信号的强度几乎增加了四倍。当这些极化相互抵消时，反射信号实际上消失了。

入射光的偏振也很重要。围绕无偏振光（例如来自太阳的光线）的电场会随意向各个方向突出。相反，偏振光的电场将以一种可预测的周期性方式粘附在一个平面上（垂直、水平）或围绕射线旋转。尽管以一定角度偏振的入射光在反射时确实会产生清晰的二次谐波模式，但当团队将光的偏振调整到其他角度时，信号消失了。

至于穿过纳米结构的波长，而不是从中反射出来的波长？团队也为这些找到了缓解措施。但是，次谐波的产生并不仅取决于材料之间的极化匹配或不匹配，而是仅对PZT贴片的极化做出响应。当光以特定角度偏振时，具有正偏振的PZT贴片会增强信号，而具有负偏振的PZT贴片会减弱信号。调整光的偏振可能会反转这些信号的相对强度。

Hong说：“纳米结构对偏振光的敏感性，加上通过电或机械方式翻转PZT偏振的能力，造就了不寻常的事情：一个可以在几秒钟内进行编程和重新编程的滤光器。它是纳米级的，并且可以控制。因此，您可以说这是一种更明智的过滤方式，因为您可以对其进行重新配置。这并不是一件容易的事。我可以这样极化，可以擦除它，然后可以用另一种方式编写它。我认为关键是它确实是一种非常简单的技术。”

Hong说，该技术的多功能性可用于快速表征材料或物质，尤其是影响二次谐波产生或决定对光偏振响应的特性。尽管该技术并不真正适合偏光滤镜的常规、宏观应用，但她说：“显然，偏光滤镜无法与之配合使用。但如果想在微尺度上制作3D电影，那可能就是这样做的方法。”

Hong和她的同事在“NatureCommunications”杂志上发表了他们的研究成果，论文标题为《PolarcouplingenablednonlinearopticalfilteringatMoS2/ferroelectricheterointerfaces》