本報訊（記者朱漢斌）近日，中國科學院外籍院士、香港大學校長張翔團隊攜手武漢大學教授劉曉澤團隊、華南師範大學副研究員陳祖信團隊等，在天然二維磁性電晶體CrSBr領域取得重大突破。聯合團隊首次實驗觀測到由資料磁序介導的激子負折射現象，並依據此原理成功研製出可集成於晶片上的微型“激子超透鏡”。相關成果發表於《自然-納米技術》。
陳祖信指出，該研究構建了利用磁序操控納米光傳播的全新範式，為開發新一代磁光器件、片上超分辨成像系統以及光-磁量子介面築牢了關鍵根基。該成果有望直接推動緊湊可調磁光調製器、片上超分辨成像、光-磁量子介面等下一代器件的研發行程，為集成光子學與量子資訊技術提供關鍵資料與物理支撐。
激子作為電晶體中電子-空穴對的複合體，雖在光吸收與發射過程中佔據主導地位，但其在操控光傳播（尤其是實現負折射）方面的潜力，長期未能得到實驗驗證。理論上，二維資料中的强激子共振可形成獨特的“雙曲”色散，為實現激子負折射提供了可能，然而其實驗實現與調控一直面臨重重挑戰。
範德華層狀磁體CrSBr在低溫下呈現出層內鐵磁、層間反鐵磁的獨特序構，且其强各向異性激子共振與磁序緊密耦合。研究發現，在磁有序相狀態下，磁序會顯著增强CrSBr沿特定晶軸方向的激子共振，致使該方向介電常數實部為負，進而形成支持負折射的“雙曲”光學等頻面。為直觀觀測這一現象，團隊將CrSBr薄片與精密設計的片上納米光子回路集成，通過波導引導光至資料邊界，最終在遠場直接捕捉到出射光與入射光分居法線兩側的負折射影像。
基於這一效應，團隊進一步成功構建出“激子超透鏡”器件，通過調控資料本身波長依賴的負折射行為來操控入射光的波前，成功將發散光束彙聚至繞射極限尺寸的焦點，實現了微納尺度的片上光場操控。尤為關鍵的是，該負折射及聚焦功能呈現出鮮明的“磁控”開關特性：當溫度升高使資料轉入順磁相時，光學功能隨即關閉。這一磁序依賴的調控維度，超越了傳統等離激元或聲子激元體系，為發展動態可重構的納米光子器件開闢了全新思路。