光可以根据物质的性质在材料表面被吸收或反射，或者改变其形式并转化为热能。到达金属材料的表面后，光也倾向于将能量损失到金属内部的电子上，这种现象我们称之为“光学损耗”。

生产使用光的超小型光学元件很困难，因为光学元件的尺寸越小会导致更大的光学损耗。然而，近年来，以完全不同的方式使用光学损耗的非埃尔米特理论已被应用于光学研究。物理学的新发现是通过采用包含光学损耗的非埃尔米特理论，探索利用这种现象的方法，这与普通物理学不同，在普通物理学中，光学损耗被认为是光学系统的不完美组成部分。“因祸得福”是最初看似灾难，但最终会带来好运的东西。这个研究故事是物理学因祸得福。

来自POSTECH的Junsuk Rho教授(机械工程和化学工程系)和来自POSTECH的博士候选人Heonyeong Jeon和Seokwoo Kim(机械工程)以及波士顿东北大学(NEU)的Yongmin Liu教授及其联合研究团队能够使用非埃尔米特元光栅系统控制光束的方向。这篇论文发表在《科学进展》上。

当光入射到金属表面上时，金属中的电子与光波一起集体振荡为一个物体。这种现象称为表面等离子体极化子或SPP。“光栅耦合器”被广泛用作控制SPP方向的辅助设备。该设备的效率有限，因为它将直角入射光转换为意外方向的SPP。

研究小组应用非埃尔米特理论来克服这一缺点。首先，该团队计算了发生某种光学损耗的理论异常点。然后，他们通过使用专门设计的非埃尔米特元光栅耦合器的实验来验证其有效性。事实证明，元光栅耦合器可有效提供SSP的单向控制，这是其他光栅耦合器几乎无法实现的。它们还可以通过控制元光栅的大小和距离使光和SPP在相反的方向上传播。研究小组能够使用相同的元光栅装置将入射光转换为SSPs，从而将正常光转换为正常光。

研究结果可用于各个领域的量子传感器研究，例如检测用于疾病诊断的抗原或大气中的有害气体，这与工程相结合，可以为广泛的应用打开大门。领导该团队的Junsuk Rho教授说：“这项研究将非埃尔米特光学带到了纳米级领域。它将有助于开发具有出色方向可控性和性能的未来等离子体器件。