近期，高东梁/高雷课题组与澳大利亚新南威尔士大学的Andrey E. Miroshnichenko教授合作，解决了长期以来纳米颗粒的自旋霍尔效应弱且散射效率低的问题，对具有对偶对称性纳米颗粒的几何形态进行了探索和优化，使得自旋霍尔位移和散射效率同时增强。还在纳米颗粒近场轨道角动量分布上发现了一种新的模式，为光与物质相互作用的机制提供了新的解释。研究成果题目为“Wavelength-Scale Spin Hall Shift of Light with Morphology-Enhanced Scattering Efficiency from Nanoparticles”发表在《Laser & Photonics Reviews》上。
图1. 椭球形纳米颗粒近场和远场光的自旋霍尔效应
自旋轨道耦合与光的聚焦、散射或成像相关，是光子角动量守恒的体现。许多有趣的现象与自旋轨道相互作用密切相关。研究团队在之前提出的用对偶球纳米颗粒增强光的自旋霍尔位移（Laser & Photonics Reviews 12:1800130 (2018)）的基础上，探究颗粒的形态变化对光自旋霍尔位移以及远场散射强度的影响。发现了对具有特定长短轴比值的椭球颗粒，散射强度可以有效地提高一个数量级，同时保持波长量级的自旋霍尔位移。研究团队还发现了一种对偶颗粒轨道动量流线的新模式。这种新模式可以解释近场奇异光学涡旋对远场自旋霍尔位移起源的作用。
图2对偶对称硅纳米颗粒轨道动量密度的两种分布模式图。
上述论文第一作者为苏州大学 2019级本科生孙宇辰。论文通信作者为苏州大学高东梁副教授（微信公众号: GaoExp）和苏州城市学院高雷教授，及澳大利亚新南威尔士大学的Andrey E. Miroshnichenko教授。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202200289
