光学超表面在超薄工程界面中以超乎寻常的方式操控电磁波，尤其在中红外（mid-IR）波段，这些超表面通过增强光与物质的相互作用，为生物化学传感、光谱学和振动强耦合（VSC）应用开辟了广阔前景。然而，传统中红外超表面通常依附于实心基底材料，因而其共振质量因子（Q因子）受限，并且样品无法有效接近近场电磁热点。为了克服这一限制，来自美国威斯康星大学麦迪逊分校的Filiz Yesilkoy教授团队提出了一种自由悬浮的硅膜中红外超表面。这种超表面具有强光捕获能力，可在开放的空气腔体中实现高Q因子准束缚态连续谱（qBIC）共振，并成功展示了与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）分子的多频率振动强耦合。

文章要点：

1. 开发了自由悬浮的硅膜中红外超表面，以克服传统中红外透明基底材料的局限，增强光捕获能力。

2. 使用布里渊区折叠技术实现了可调谐、高Q因子（高达722）的qBIC共振。

3. 证明了多频振动强耦合能力，并展示了这种中红外超表面的量产潜力，为光-物质相互作用的量子相干和极化化学提供了创新解决方案。

参考资料
Adi, W., Rosas, S., Beisenova, A. et al. Trapping light in air with membrane metasurfaces for vibrational strong coupling. Nat Commun 15, 10049 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54284-0

10.1038/s41467-024-54284-0