在国家自然科学基金项目（批准号：52022025、52522208、52472155）等资助下，上海交通大学戴庆教授团队、国家纳米科学中心杨晓霞研究员团队与合作者，提出了基于双曲声子极化激元的皮米计量模型，成功实现了对范德华材料中原子尺度层间形变的非侵入式、定量化无损表征。相关研究成果以“基于双曲声子极化激元的皮米级层间形变探测（Probing picometre-scale interlayer deformations via hyperbolic polaritons）”为题，于2026年6月17日在《自然》（Nature）期刊上在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10638-w。

　　范德华材料对大应变场的耐受性使其成为调控电子、光学与磁学性质的重要平台。然而，应变表征仍存在明显挑战：面内应变可通过拉曼光谱或光致发光等方法实现便捷成像，而层间形变（面外方向上）却难以非侵入式、定量地表征，特别是对于埋藏于功能界面处的层间微小形变。而这些隐藏的层间形变往往决定着范德华异质结构器件的性能。先进的计算显微成像虽能实现此类畸变的原子尺度成像，但通常依赖复杂的仪器、巨大的计算资源以及可能损伤结构的高能电子束，难以满足无损、大规模计量的需求。

　　针对这一难题，联合研究团队提出了一种基于极化激元的光学计量模型。该方法利用中红外面外双曲声子极化激元（oHPs）模式，实现了对经典范德华极性绝缘体——六方氮化硼（hBN）中面外层间形变的超高灵敏度无损探测。该技术的核心物理机理在于：低维材料的层间压缩会使其面外横光学（oTO）声子发生“软化”，仅几皮米的压缩即可引起显著红移，而可直接探测的面外纵光学（oLO）声子几乎不移动。但该声子模式本身是光谱“暗”态，在常规红外光谱中难以被直接观测；oHPs则能够“点亮”并激活这一原本不可见的声子，从而将微小的结构畸变放大为可测量的光学频移。通过将理论计算与实验数据对比，团队实现了对hBN层间形变的定量无损探测，探测极限达10± 0.71 pm。团队进一步选取碲量子点和氮化硼纳米管异质结（Te-QDs/BNNT）作为埋藏界面模型，采用非接触模式的高空间分辨STEM-EELS进行探测，空间分辨分析显示，仅在形变位点处才观测到约12 cm^-1的局域红移，证明oHPs能够分辨复杂纳米结构中深埋的高度局域形变场。该研究为皮米尺度层间形变的无损光学表征提供了一种新的技术途径，有望拓展极化激元在低维材料应变计量和界面结构表征中的应用。

图 （a）Te-QDs/BNNT界面处局域层间形变；（b）实验观测到的oHPs信号红移；（c）纯oHPs信号（实线）与叠加oLO背景后的总信号（虚线）的红移量对比