上海交通大学、山东大学、南京航空航天大学在纳米光子学领域最新研究成果 | Adv. Photon. 速递(18)
- 2026-03-24 19:11:57
纳米尺度下光与物质的相互作用，正成为推动信息技术、生命科学等领域突破的关键。从借助赝磁场编程实现光流的低损耗操控，到设计纳米发生器破解肿瘤缺氧难题、激活免疫系统，再到通过转角调控释放二维材料潜力，纳米光子学与多学科的融合，不断拓展着技术前沿。在光通信、癌症治疗、材料设计与功能器件等领域，这种微观层面的精密调控，也持续推动着性能跨越与范式演进。
Advanced Photonics2025年第6期发表了多篇纳米光子学方向的研究论文，汇聚了上海交通大学、山东大学、南京航空航天大学等高校多个科研团队的突破性成果，研究涵盖了低损耗光子路由新范式、克服肿瘤耐药性的协同治疗策略，以及通过莫尔超晶格调控器件性能的创新途径等关键方向，希望为拓扑光子学、生物光子学、材料科学等学科的交叉融合与创新发展提供参考。
Arbitrary control of the flow of light using pseudomagnetic fields in photonic crystals at telecommunication wavelengths
任意光流操控术：基于赝磁场编程的光子晶体新范式
在集成光子芯片中，光往往被限制在固定波导中传播；一旦需要急转弯或分束，难免面临信号衰减的困扰。为了攻克这一难题，科研人员从新型波导结构到拓扑光子学等多个方向出发开展了深入研究，其中拓扑边界态能实现背散射免疫高鲁棒传输，从而吸引了研究者们的广泛关注，但由于其传播路径被限制在固定的材料边界，因此在一定程度上限制了器件设计的灵活性。
上海交通大学孙璐副教授、苏翼凯教授与中山大学董建文教授联合团队基于“赝磁场”原理，创新地提出一种通用性的非均匀光子晶体结构设计方法，进而为多功能、高性能的片上光流控制提供了一种解决方案，该技术不仅让光实现低损耗的S形弯曲传输，还完成了精准的50:50分束。值得一提的是，该技术已在140 Gb/s高速通信实验中验证其可靠性，可作为核心组件直接应用于光通信系统，并且具有广泛扩展至各类光子集成电路的应用前景。
Orthogonal emitted upconversion nanocomposite mediates the generation of oxygen-independent multiple reactive oxygen species for cancer metastasis inhibition
癌症治疗新突破：纳米发生器突破肿瘤缺氧桎梏
肿瘤微环境中的缺氧区域，常使依赖氧气的光动力疗法黯然失效。尽管科研界已探索了多种替代方案，却始终难以兼顾疗效与免疫激活能力。为了攻克这一难题，科研人员从纳米材料设计到免疫调控机制等多个层面出发进行了深入探索。其中，I型光动力疗法因其氧无关特性受到广泛关注，但目前仍面临活性氧物种单一、治疗效果有限等问题。
山东大学李春霞教授课题组基于正交上转换发光原理，创新性地构建了近红外/肿瘤微环境双响应纳米平台，通过精确匹配光敏剂吸收光谱与上转换发射光谱，实现了单线态氧、超氧阴离子和羟基自由基三种活性氧的同步生成，在常氧、缺氧乃至无氧条件下均能高效杀伤肿瘤细胞。与此同时，该材料通过释放铜离子并激活铜死亡和焦亡通路，在肿瘤内部拉响“双重警报”——不仅直接杀伤癌细胞，更唤醒人体免疫系统对原发灶与转移灶发起总攻。这种“治练结合（双管齐下）”的策略，为实体瘤治疗带来了全新希望。
文章链接：Yanrong Qian, Yulin Xie, Guoqing Zhu, Xiumei Yin, Junrong Wang, Minghong Gao, Bin Kang, Ping’an Ma, Fengling Song, Zhouzhou Bao, Bin Dong, Chunxia Li, "Orthogonal emitted upconversion nanocomposite mediates the generation of oxygen-independent multiple reactive oxygen species for cancer metastasis inhibition," Adv. Photon. 7, 066010 (2025)
Tunable interlayer coupling in twisted 2D organic–inorganic heterostructure
光电融合新突破：扭转角度解锁二维材料隐藏技能
南京航空航天大学张玲珑教授团队研究发现，只需将有机半导体材料五苯与无机半导体MoS₂通过精确控制的角度进行堆叠，仅需改变两层材料的相对扭转角度，就能像调节旋钮一样精确控制其电子相互作用。在32°的最佳角度下，电荷转移效率显著提升，激子与三重子的运动轨迹也清晰可辨。这种“角度调控术”不仅操作简单、效果显著，更打破了传统界面工程依赖复杂外场调控的局限，为设计新型光电器件提供了意想不到的便捷途径，有望催生更高效的光探测、发光器件乃至量子信息器件。
文章链接：Shafqat Hussain, Shunshun Yang, Shuchao Qin, Yichun Cui, Tong Tong, Xueqian Sun, Kan Zhou, Jian Kang, Le Tang, Han Yan, Jiajie Pei, Haizeng Song, Neng Wan, Jiong Yang, Fei Zhou, Hucheng Song, Youwen Liu, Yuerui Lu, Linglong Zhang, "Tunable interlayer coupling in twisted 2D organic–inorganic heterostructure," Adv. Photon. 7, 066002 (2025)
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