（纳米光在氮化硼薄片中缓慢成像的插图（顶部）和模拟（底部）。入射光脉冲是由一个金（Au）膜转化成慢双曲线极化（HP）的脉冲传播的氮化硼（的h-BN）而成。双曲线极化首先通过纳米级扫描尖端来散射它们，然后测量散射双曲线极化与入射光脉冲作为前端位置的函数之间的时间滞后，以实现在空间和时间上的追踪。图片来源：CIC nanoGUNE。）

CIC nanoGUNE和ICFO的研究人员——光子科学研究所，二者均在西班牙，已经拍摄到光是如何在被称为双曲材料的异物质中移动的。他们首次观察到，在氮化硼厚片中的超慢脉冲传播和反方向传播波，这是一种对于红外光的天然双曲材料。这项工作一直由EC Graphene Flagship资助，并在最近在《Nature Photonics》被报道出来。

双曲线材料非常特殊，因为它们在一个方向上的行为如同金属，而在其他的方向上如同绝缘体。到现在为止，这些材料已被用于制造复杂的纳米结构，来用于进行亚波长级成像，以及用于纳米级的聚焦和控制光。然而，为了利用这些材料的全部潜力，研究和理解光在其内部的行为是如何的很有必要。

这项工作为进一步研究光在亚波长尺度上通过复杂的光学系统进行传播的精确模式，在极高的细节水平上打下了基础。这种能力对于未来纳米光子器件的验证是至关重要的，或许使用生物传感器或光学计算应用，都会按预期起作用。

“完成报道中的实验的困难之处在于，当光在双曲线材料内部时，光的波长极短，”nanoGUNE的纳米光学元件团队带头人Rainer Hillenbrand解释道。 “当光在材料内部移动时——在我们的这个情况下，是中红外光在135nm氮化硼片种移动——它以我们所说的极化的方式移动，在这里光实际上与物质本身的振动形式进行了耦合。”

这些极化激元可以被科学家认为是一把双刃剑。一方面，它们挤进了比通常可能的体积小得多的空间。这是为需要的光在微小的空间进行操作的广泛应用提供了帮助，例如检测和鉴定单个分子。另一方面，这种超高约束意味着必须开发特殊的技术来研究它们的行为。

在nanoGUNE与Martin Schnell一起进行实验的Edward Yoxall解释说：“由于极化的波长如此之小，我们无法使用”传统“的光学设备，如镜头和照相机来获取图像。取而代之的是，我们使用了一种特殊类型的显微镜。“这种显微镜 - 散射型扫描近场红外显微镜 - 可以看到比标准的红外显微镜小1000倍的细节，能够看到尺寸仅仅为10nm的“对象”。

“但是，它不只是在空间分辨率上使跟踪极化很难做到”，Yoxall继续说。 “如果我们想看到极化移动的方式，我们需要在空间和时间都实现跟踪。这可以通过使用光极短的闪烁来完成 - 或者脉冲 - 这只有100飞秒长”即百万分之一秒的百万分之一。通过使用这些非常短暂的闪光与他们的近场显微镜组合，研究人员能够观看极化激元沿着氮化硼不同位置传递的运动，这可以使得他们来衡量他们的速度。

通过同时使用在实验过程中收集的空间和时间信息，科学家已经能够确定极化究竟是如何运动的。所得到的时间和空间分辨的图谱，显示了一系列耐人寻味的极化行为。这些包括急剧减速的脉冲速度下降 -在真空中低于光速的1％ - 和极化波被相对于所述能量流的传播方向的逆转。

“一个令人兴奋的结果就是极化运动的速度”，Yoxall说。 “慢光有很多有趣的东西，而我们在这里展示的是一种实现这一目标的新方法。”在传统光子结构中的慢光在传感和通信技术上具有多种应用，这是由于增强后的光与物质相互作用的巨大潜力。双曲材料中的深亚波长尺度限制的慢极化激元，可能会导致这些光子结构的小型化。

新材料在线编译整理——翻译：Gary       校正：摩天轮