本网讯（物理与材料学院）近日，我校物理与材料学院于天宝教授团队实现了可应用于光学精密计量的光学拓扑准粒子团簇，相关成果以“Observation of Moiré Plasmonic Skyrmion Clusters”为题，发表在Science子刊《Science Advances》上。论文的第一作者为南昌大学硕士研究生张岚，物理与材料学院教师万里鹏博士、邓伟民副教授、于天宝教授为共同通讯作者，南昌大学为第一单位及唯一通讯作者单位。

2018年，研究人员首次发现了光学斯格明子—光场高阶拓扑结构映射到低维空间分布中的“准粒子”态。光子不带电、相互作用弱、难以在纳米尺度像电子那样进行精细约束和调控。然而，光学斯格明子这类光学“准粒子”拓扑态，让连续的光波在空间中表现得仿佛一颗颗具有明确位置和结构的“光粒子”。这让研究人员产生了一个关键设想：若能像操控石墨烯那样，对这些光学“准粒子”进行有序编排与精细调控，便有望在光学平台实现类似电子体系的可编程集体行为。基于这一认识及团队微纳光场调控的研究基础，在于天宝教授的规划和指导下，青年教师万里鹏博士等人自2022年起开始系统探索摩尔光学斯格明子簇的实现路径。

团队研究人员在金薄膜表面蚀刻出两组相对扭转的六边形纳米狭缝结构，用以激发表面等离激元并实现其干涉叠加，研究发现金属表面存在由多个光学斯格明子嵌套形成的大型光学斯格明子簇。这种莫尔结构为电子体系中的物理现象提供了一种光学类比平台。更为重要的是，扭转角可以作为微纳尺度光场调控的可编程旋钮。这些斯格明子簇的拓扑数对该扭曲复合结构的纳米级位移做出灵敏响应，相应的拓扑转变为复合纳米结构之间的对准提供了精确的计量信标。下一步将在现有基础上，瞄准半导体制造量测的“卡脖子”痛点，致力于突破亚波长光学测量精度极限。

近5年来，于天宝教授课题组在微纳光场调控理论与技术、高精度光学计量技术开发等方面取得了持续性突破，相关成果在Science Advances、Physics Review Letters、Light: Science & Applications等知名期刊上发表；团队独立斩获了江西省自然科学奖一等奖；本工作是纳米尺度光场调控与精密计量方向上的另一项重要突破。

本研究成果得到国家自然科学基金、江西省赣鄱英才计划、江西省国际科技合作项目及江西省自然科学基金等项目的资助；支撑该项研究的实验平台得到了基础学科振兴计划及“双一流”建设学科的支持。

论文链接：Observation of moiré plasmonic skyrmion clusters | Science Advances

审核：许航、涂金凤、朱文芳、王葳