切倫科夫輻射是指快速帶電粒子以大于周圍材料中光的相速度的速度運動的光子發(fā)射。自 1934 年蘇聯(lián)物理學(xué)家 PA Cherenkov 對其進行實驗觀察以來，Cherenkov 輻射得到了廣泛的探索和應(yīng)用，從宇宙學(xué)和信息到醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的許多研究領(lǐng)域。在所有這些應(yīng)用中，高能粒子的檢測(即從光子發(fā)射方向識別被檢測粒子的類型)是最重要的一種。在切倫科夫輻射的幫助下，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多基本粒子，包括反質(zhì)子和J粒子。由于其對基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用的影響，
盡管切倫科夫探測器廣泛應(yīng)用于高能和粒子物理學(xué)，但其龐大的尺寸阻礙了其在芯片上粒子檢測等新興研究領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，實現(xiàn)小型化粒子檢測器可能會拓寬 Cherenkov 檢測的應(yīng)用范圍。在兩種不同材料的界面處傳播的表面波為實現(xiàn)這一目標提供了可能的解決方案。
一般來說，自然界中的表面波主要有兩大分支：1、沿金屬介電界面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x子體;2，Dyakonov 表面波沿雙折射材料的表面?zhèn)鞑ァ?/p>
自 1950 年代以來，表面等離子體激元被廣泛應(yīng)用于表面增強拉曼光譜、表面增強傳感和表面增強熒光等。最近，表面等離子體被用來增強切倫科夫輻射并實現(xiàn)集成切倫科夫光源(Nature Photonics, 11 , 289-292(2017))。然而，具有表面等離子體激元的小型化切倫科夫探測器的實現(xiàn)仍然具有挑戰(zhàn)性，主要是由于以下兩個原因：1.顯著的金屬耗散阻礙了遠場切倫科夫信號的檢測;2.等離子激元的強色散對探測器的工作帶寬提出了固有的限制。相反，Dyakonov 表面波可以在全介電平臺中激發(fā)，其耗散損耗可忽略不計，色散較弱。
南洋理工大學(xué)羅宇教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新型的自由電子輻射，即表面Dyakonov-Cherenkov輻射。它是通過探索自由帶電粒子和 Dyakonov 表面波之間的相互作用來實現(xiàn)的。這一發(fā)現(xiàn)不僅促進了微型切倫科夫探測器的發(fā)展，而且可能會激發(fā)未來對 Dyakonov 面波的探索。
研究小組研究了在雙折射晶體表面移動的快速帶電粒子的發(fā)射行為。他們發(fā)現(xiàn)，當粒子速度和軌跡滿足特定條件時，快速帶電粒子允許根據(jù) Dyakonov 表面波進行有效的光子發(fā)射。
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