港大研微型激子超透鏡 促進戰略性量子科技發展

香港文匯報訊（記者 莫楠）量子科技作為國家未來創新發展的重要戰略領域，香港積極參與其中，基礎科研屢獲新猷。香港大學校長張翔領導的研究團隊，聯合武漢大學、華南師範大學等校的專家，在一種名為CrSBr的天然磁性半導體中，首次在實驗中觀測到由材料內部磁序直接調控產生的「激子負折射」效應，並基於此原理成功研製出可集成在晶片上的微型激子超透鏡，建立了「利用磁序操控納米光」的全新技術範式，為新一代光學器件以及量子科技的開發奠定關鍵基礎，展現巨大產業應用前景。有關成果已於《自然·納米技術》期刊內發表。

想像一束光射入某種特殊材料後，並非筆直穿過，而是像遇到一面看不見的「反彈牆」，突然向反方向彎折。這種被稱為「負折射」的奇妙現象，是實現超解像成像（以觀察微觀細胞結構）和電磁波隱身等前沿應用的核心物理原理之一。

過去實現負折射主要依賴金屬納米結構或特定極性晶體兩類材料，不過，兩者均存在局限且難以動態調控。理論上，半導體中的「激子」共振，可形成特殊「雙曲」色散關係，為實現基於激子的負折射提供可能，但如何在實際材料中實現並精確調控，一直是科學界懸而未決的挑戰。

研究團隊選擇以CrSBr磁性半導體作為突破口，將CrSBr薄片與精密設計的片上納米光子迴路集成，通過光波導將光引導至材料邊界，直接捕獲到出射光與入射光位於法線同側的清晰圖像，獲得負折射的直接實驗證據。

團隊並進一步構建激子超透鏡原型器件，成功把發散光束匯聚至尺寸接近繞射極限的微小焦點，實現了納米級精密操控。

此外，器件的負折射與聚焦功能展現出鮮明的磁控開關特性，這種動態操縱光的能力，超越了傳統體系，為研發動態可重構的納米光子器件，提供了革命性新思路。

港大指，是項基礎突破所衍生的負折射超透鏡技術，是實現下一代超解像成像、納米光刻、高密度光存儲及集成光路系統和器件的關鍵，有助相關產業應用取得先進突破；而研究開闢的「光—磁量子介面」新路徑，亦是構成量子計算與量子通信的重要環節，有力支持戰略性量子科技的發展。