近日，蔡阳健教授、韩张华教授团队在Science Advances上发表了题为“Circularly polarized thermal emission driven by chiral flatbands in monoclinic metasurfaces”的研究论文。山东师范大学为第一完成单位，物电学院博士生孙开礼为论文第一作者，韩张华教授为通讯作者，共同通讯作者还包括澳大利亚国立大学（Australian National University）的Yuri Kivshar院士。蔡阳健教授和辽宁材料实验室交叉研究中心的杨炳雄教授也为该工作做出了重要贡献。

传统热辐射通常表现为宽带、非偏振且近乎各向同性的辐射特性，这主要源于热涨落的随机性。然而，随着纳米光子学和人工微结构设计的发展，研究者正不断突破这一传统图景，致力于实现具有高光谱选择性、强方向性以及偏振可控性的“定制化”热辐射源。尤其在富含“分子指纹”信息的中红外波段，这种受控热辐射技术展现出巨大的应用潜力，如用于分子光谱识别、气体检测以及药物异构体区分等领域。

在众多热辐射调控自由度中，赋予其特定自旋态，尤其是实现圆偏振热辐射，近年来仍面临诸多挑战。此类偏振特性的获得高度依赖于对结构对称性的精确设计与控制。例如，通过引入手性几何构型，可诱导产生具有明确旋光方向的自发辐射模式，为中红外偏振调控开辟了新的路径。在生物传感、光谱成像以及手性分子识别等应用中，圆偏振热辐射源因其方向性和光谱选择性优势，展现出独特而广阔的应用潜力。

在这项工作中，他们提出了一种基于单斜晶格设计的新型热辐射调控策略。具体而言，通过在一维光波导阵列中引入周期性的空间偏移，首次构建出一种支持耦合谐振光波导（Coupled Resonator Optical Waveguide, CROW）效应的非局域高Q超表面器件。该器件不仅实现了不同色散特征的高纯度圆偏振输出，还显著提升了热辐射的时/空间相干性。该成果不仅标志着在高性能偏振热源开发方面取得了关键突破，也为热光器件、红外成像及偏振光谱学等应用领域提供了新的技术平台和设计范式。

该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、澳大利亚研究委员会和印度太平洋国际技术中心的支持。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw0986