香港大學校長兼工程學及物理學系講座教授張翔領導的研究團隊，聯合武漢大學教授劉曉澤、華南師範大學副研究員陳祖信等合作者，在一種名為CrSBr的天然磁性半導體中取得原創性突破。團隊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芯片上的微型「激子超透鏡」。

這研究建立「利用磁序操控納米光」的全新技術範式。它為開發新一代磁光器件、片上超解像成像系統和未來光—磁量子介面奠定關鍵基礎，展現出巨大的產業應用前景。

研究團隊選擇范德華層狀磁性材料CrSBr作為突破口。該材料在低溫下具有獨特的磁性序構：層內是鐵磁排列，層間則是反鐵磁排列。關鍵之處在於，其強烈、方向各異的激子共振與材料本身的磁序緊密耦合在一起。團隊發現，當材料處於磁有序狀態時，其磁序會顯著增強沿着某個特定晶體方向之激子共振強度。這直接導致該方向上的材料光學響應發生質變——介電常數實部轉為負值，從而形成支持負折射的「雙曲型」光學等頻面。

團隊為直觀「看見」這一現象，將CrSBr薄片與精密設計的片上納米光子迴路集成。他們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，這便是負折射的直接證據。

團隊基於這一獨特效應，進一步構建「激子超透鏡」原型器件。通過設計入射光的波前，利用材料本身隨波長變化之負折射行為，成功將發散的光束匯聚到尺寸接近繞射極限的微小焦點上，實現了在芯片上對光場的納米級精密操控。

尤為引人注目的是，該器件的負折射與聚焦功能展現出鮮明的「磁控」開關特性：當溫度升高，材料從磁有序相轉變為順磁相時，光學功能隨即「關閉」。這種通過磁序（可通過溫度、磁場調控）來動態操縱光之能力，超越傳統體系，為研發動態可重構的納米光子器件提供革命性新思路。

本研究開闢利用材料內在磁序這一自由度來動態調控光傳播的全新路徑。此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的關鍵核心。研究為發展「緊湊可調磁光調製器」與「片上超解像顯微鏡」等未來器件提供原理支撐，可直接賦能粵港澳大灣區強大電子信息、精密製造及生物醫藥產業，如推動開發更先進芯片檢測設備或突破性醫療診斷儀器。同時，本研究開闢之「光-磁量子介面」新路徑，構成量子計算與量子通信等戰略科技的重要環節，體現光量子物質全國重點實驗室對大灣區量子科技發展的有力支持。

頂圖說明：圖為磁序介導的激子負折射概念與微型器件示意圖。