岡山大學、北海道大學與北京大學組成的國際研究團隊,利用具各異向性的特殊二維材料「二氯氧化鉬(IV)(MoOCl₂)」,成功在單一奈米結構中同時實現光的「匯聚」與「儲存」兩種功能,並證實僅需改變入射光的偏光方向,即可自由切換兩種光學功能。過去要同時實現這兩種光學功能,通常必須將金屬與非金屬材料結合,結構複雜且功能易相互干擾,難以獨立控制。然而,MoOCl₂因晶體方向差異,單一材料即兼具金屬與半導體特性。研究團隊將MoOCl₂加工為圓盤狀奈米結構,並配置於金薄膜上作為反射層,使結構在保有強光匯聚能力的同時,也能高效儲存特定波長的光。
實驗顯示,兩種對應的共振模態彼此不混雜,即使兩者作用於相同波長範圍,仍可透過偏光方向進行控制。光電子顯微鏡觀測進一步發現,兩種模式的光場分布位置亦有所不同:光匯聚模式主要集中於奈米結構上方,而光儲存模式則集中於MoOCl₂與金薄膜的界面,顯示偏光不僅切換功能,也切換作用位置。此成果有望應用於高靈敏度光感測器、超小型光開關與光資訊處理元件,為新一代光子元件設計提供了簡化結構、提升整合度的新方向。