納米光子學主要研究如何在微納米尺度上對光子運動進行操縱、調節和控制，在未來信號傳播和信息處理方面具有廣泛的應用前景。中國科學院化學研究所光化學重點實驗室的研究人員近年來對低維有機材料光子學方面進行了系統的研究。在前期對一維有機光波導材料的研究中（Adv. Mater., 2008, 20, 1661-1665; Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 7301-7305）發現了有機材料中的Frenkel 激子與光子的強耦合作用所形成的激子極化激元（Exciton Polariton, EP）在有機光子學中的作用機制，從而利用三重態敏化，通過EP傳播過程中的雙向能量轉移作用，實現了穩定白光輸出的光波導器件（Adv. Mater., 2011, 23, 1380-1384），進一步利用有機晶體材料中的激子極化激元的超高折射率實現了雙光子泵浦有機納米線激光器（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 7276-7279）。相關工作證實了有機低維材料在納米光子學中的巨大潛力，為實現基于低維有機材料的光子學功能元件奠定了基礎。
最近，在國家自然科學基金委、科技部、中國科學院和化學所的支持下，科研人員與美國西北大學的Huang Jiaxing教授合作，在前期工作的基礎上，從有機納米線異質結的可控制備入手，利用有機小分子特定的組裝與生長特性，通過液相和氣相兩步法，實現了客體分子DAAQ在主體分子Alq3的一維主干結構上的可控外延生長，從而得到了一維有機分枝型異質結構。將有機異質結構中的熒光共振能量轉移（FRET）和光波導性質結合起來，實現了信號可調制的納米光子路由器。這些研究結果為深入研究有機功能分子體系的組裝行為，控制合成功能化有機復雜微納結構，研究復雜結構中光子學的內在機制，以及探索光子通訊與運算中需要的各類元器件提供了重要的借鑒。相關結果發表于近期的《美國化學會志》上（J. Am. Chem. Soc.,2012,134, 2880-2883），工作發表以后被英國皇家化學會Chemistry World以“Branched organic nanowire heterojunctions”為題作了新聞報導。
圖1 低維有機納米光子路由器，可實現單點激發，多通道不同的光信號輸出
圖2 不同偏振輸入對有機納米光子路由器各個終端輸出信號的調制作用
