近日，蔡陽健教授、韓張華教授團隊在國際頂級期刊Science Advances上發表了題為“Circularly polarized thermal emission driven by chiral flatbands in monoclinic metasurfaces”的研究論文。山東師范大學為第一完成單位，物電學院博士生孫開禮為論文第一作者，韓張華教授為通訊作者，共同通訊作者還包括澳大利亞國立大學（Australian National University）的Yuri Kivshar院士。蔡陽健教授和遼寧材料實驗室交叉研究中心的楊炳雄教授也為該工作做出了重要貢獻。

傳統熱輻射通常表現為寬帶、非偏振且近乎各向同性的輻射特性，這主要源于熱漲落的隨機性。然而，隨著納米光子學和人工微結構設計的發展，研究者正不斷突破這一傳統圖景，致力于實現具有高光譜選擇性、強方向性以及偏振可控性的“定制化”熱輻射源。尤其在富含“分子指紋”信息的中紅外波段，這種受控熱輻射技術展現出巨大的應用潛力，如用于分子光譜識別、氣體檢測以及藥物異構體區分等領域。

在眾多熱輻射調控自由度中，賦予其特定自旋態，尤其是實現圓偏振熱輻射，近年來仍面臨諸多挑戰。此類偏振特性的獲得高度依賴于對結構對稱性的精確設計與控制。例如，通過引入手性幾何構型，可誘導產生具有明確旋光方向的自發輻射模式，為中紅外偏振調控開辟了新的路徑。在生物傳感、光譜成像以及手性分子識別等應用中，圓偏振熱輻射源因其方向性和光譜選擇性優勢，展現出獨特而廣闊的應用潛力。

在這項工作中，他們提出了一種基于單斜晶格設計的新型熱輻射調控策略。具體而言，通過在一維光波導陣列中引入周期性的空間偏移，首次構建出一種支持耦合諧振光波導（Coupled Resonator Optical Waveguide, CROW）效應的非局域高Q超表面器件。該器件不僅實現了不同色散特征的高純度圓偏振輸出，還顯著提升了熱輻射的時/空間相干性。該成果不僅標志著在高性能偏振熱源開發方面取得了關鍵突破，也為熱光器件、紅外成像及偏振光譜學等應用領域提供了新的技術平臺和設計范式。

該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、澳大利亞研究委員會和印度太平洋國際技術中心的支持。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw0986