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2026/1/19 17:34:48 网站建设 项目流程

导语

你或许听说过“磁铁”,但听说过“磁单极子”吗?在纳米世界里,有一种叫“布洛赫点”的拓扑磁结构,它像一个小小的宇宙漩涡,没有磁矩,却能“抓住”并重塑光。最近,一支跨国科研团队揭开了它的光学秘密……

核心内容

该研究由Vakhtang Jandieri和Jamal Berakdar教授领衔,联合来自德国、格鲁吉亚、美国、中国的多个课题组共同完成。团队聚焦于布洛赫点——一种在磁性材料中存在的、具有拓扑保护作用的点状磁奇异结构。布洛赫点本身磁矩为零,但其周围的非共线磁序可被视为“等效磁单极子”,在纳米尺度上具有独特的电磁响应特性。

研究中,团队构建了一个自洽的磁-光耦合理论模型,并发展了一套球坐标下的严格耦合波分析方法,系统模拟了布洛赫点对入射电磁波的散射过程。他们特别对比了两种典型构型:“刺猬型”和“扭曲型”布洛赫点,发现:

布洛赫点能显著改变反射场的偏振分布,激发出具有空间结构的光场;

在布洛赫点附近,光场携带明显的光学手性密度和轨道角动量;

布洛赫点的拓扑构型直接影响坡印廷矢量的方位角分量,实现能量流的定向调控;

研究还揭示了磁电耦合效应在该过程中的关键作用,为拓扑光-磁相互作用提供了新视角。

研究意义

这项研究不只是理论突破,更为未来技术铺路:

更小的光学器件:布洛赫点可在纳米尺度调控光,助力光子芯片微型化;

新型光存储:利用拓扑稳定性,实现低功耗、高密度的光学信息存储;

手性传感与成像:为生物分子检测、材料分析提供新工具;

磁光融合新路径:为拓扑光子学与自旋电子学的交叉打开大门。

论文通讯作者之一表示:“布洛赫点就像一个‘光场雕塑师’。我们首次用理论照亮了这座微观工作室,未来或许能在这里设计出全新的光学功能器件。”

图文速览

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