北京大学张锦院士课题组综述：拉曼散射光的螺旋度——原理及其在二维材料研究中的应用

拉曼光谱是一种简易、快速、无损的表征方法，在二维材料的结构与物性研究中扮演着重要的角色。拉曼光谱的峰强、峰位和峰宽可有效地反映材料的组分、晶型、掺杂、应力等信息，散射光的偏振态也已被普遍应用于二维材料的取向表征。而当以圆偏振光激发时，拉曼散射光也可能是圆偏振光，其螺旋度（左旋或右旋）取决于材料的晶格对称性及拉曼振动模式的对称性。随着晶格振动圆极化的提出及声子赝角动量的确立，拉曼散射光的螺旋度逐渐成为研究光子、电子、声子间相互作用的重要手段之一，并在材料的结构和物性表征中表现出独特的优势。

近日，北京大学张锦院士和童廉明副研究员在SCIENCE CHINA Chemistry上发表了题为“The helicity of Raman scattered light: principles and applications in two-dimensional materials”的综述，文章从原理出发，详细介绍了拉曼散射光螺旋度的定义及判断方法，并系统地总结了近年来关于拉曼散射光螺旋度的研究工作，最后展望了其在二维材料的结构与物性表征中的可能应用。

综述的内容主要包括三个部分：拉曼散射光螺旋度的原理、表征方法及应用（如图所示）。在原理方面，归纳了拉曼散射光的螺旋度选择定则的两种判定方法：对称性分析及角动量守恒分析，即分别从拉曼张量计算和拉曼散射微观过程出发，分析拉曼散射光的螺旋度。在表征方法上，详细介绍了螺旋度分辨拉曼光谱的实验配置及一些典型二维材料的螺旋度分辨拉曼光谱。在应用方面，主要介绍了拉曼散射光的螺旋度在结构和物性表征两方面的应用，包括指认振动模式的对称性以及判断二维材料的空间取向，研究激子-声子耦合以及二维磁性材料中的自旋-声子耦合等。

最后，文章提出螺旋度分辨拉曼光谱与线偏振拉曼光谱互为补充，二者结合能够更全面准确地反映晶格振动信息，同时还可作为研究材料物性的新手段，因此，对拉曼散射光螺旋度的研究还有很大的拓展空间。

详见：Yan Zhao, Bo Xu, Lianming Tong*, Jin Zhang*. The helicity of Raman scattered light: principles and applications in two-dimensional materials. Sci. China Chem.，2021, 64, https://doi.org/10.1007/s11426-021-1119-4。

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通讯作者简介

童廉明 北京大学化学与分子工程学院副研究员。主要从事低维材料的拉曼散射光谱学研究，关注低维材料的拉曼散射新效应，发展材料的拉曼光谱表征新技术。获2017年国家自然科学二等奖（第三完成人）；担任中国物理学会光散射专业委员会委员以及《光散射学报》编委。

张锦  中国科学院院士，北京大学教授，长期致力于碳纳米管等纳米碳材料的生长机理、表征技术和制备方法研究。坚持探索碳纳米管等纳米碳材料的结构控制生长规律，发展纳米碳材料结构与物性的谱学表征方法，推动纳米碳材料在轻质高强纤维领域中的应用。荣获国家自然科学奖二等奖（两项）、全国优秀博士学位论文指导教师等奖励。著有《碳纳米管的结构控制生长》、《石墨烯表征技术》等专著。

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