近日，我院邓冬梅研究员指导的本科生团队在光子莫尔晶格研究中取得重要进展，揭示了由无序与晶格本征秩序竞争驱动的反常局域化转变现象。相关成果以“Anomalous localization crossovers from the competition between disorder and lattice order in moiré lattices”为题，发表在光学领域顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》（影响因子：10，顶尖B层次）。其中，我院22级本科生全庆颖为论文第一作者，邓冬梅研究员为通讯作者，华南师范大学为唯一完成单位。
在光学微操纵、光子芯片等前沿领域，理解光在复杂结构中的传播与局域行为至关重要。莫尔晶格因二维材料中“魔角”现象而备受关注，近年来在光子学领域同样大放异彩。然而，当“无序”遇上结构复杂的莫尔晶格，两者之间的博弈会催生怎样的局域化行为？尤其是在初始能带结构存在巨大差异的情况下，无序将如何重塑系统的局域化行为，这一问题仍悬而未决。
针对上述挑战，研究团队系统揭示了莫尔晶格中无序与晶格秩序的竞争机制。在公度（周期性）莫尔晶格中，因其能带极窄，即便微弱的无序也能触发初始扩展态强局域化；随着无序进一步增强，系统呈现出“先急剧收缩、后缓慢扩展”的非单调演化，最终过渡到无序主导的安德森局域化相。而在非公度（非周期）莫尔晶格中，原本存在平带局域态，无序的加入使其单调地向安德森局域化演化。研究团队进一步揭示了特征无序强度与能带带宽的正相关关系，明确了初始能带结构在决定无序响应中的关键作用。
图 1无序莫尔晶格的实验制备（上排），以及无序对莫尔晶格能带结构与特征模式的影响（下排）。
图2莫尔晶格中有效光束宽度随无序强度和角度的演化，以及特征无序强度p_c与能带带宽Δβ的正相关关系。
理论预测之外，研究团队还通过光诱导技术在掺铌酸锶钡晶体中制备了相应的无序莫尔晶格，并利用高斯探针光束进行了传输实验验证。实验结果表明，在公度莫尔晶格中，10%的无序便使输出光斑迅速局域化于中心区域，与非公度晶格中的演化行为形成鲜明对比；随着无序增强，两类晶格均表现出典型的安德森局域化特征。
图 3 高斯探测光在无序莫尔晶格中传播的实验结果，展示了不同无序强度下的输出光强分布及有效光束宽度的演化规律。
该研究揭示了初始能带结构与结构周期性在决定无序体系中波局域化行为中的关键作用，为理解复杂系统中波的局域行为提供了新视角。研究团队展望，将这一研究拓展至具有非平凡能带拓扑结构的系统，或将揭示无序与拓扑之间更为丰富的相互作用。
为推进教育科技人才一体化发展，我院始终坚持立德树人根本任务，长期以来高度重视学生创新意识和实践能力的培养，积极为本科生搭建科研培训平台，鼓励学生参与科研活动和学科竞赛，积极营造学术创新良好氛围，为学校“双一流”建设提供有力支撑，为国家光电领域持续输送高质量创新型人才。
上述研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、全国大学生创新创业训练计划的资助。
近年来，我院积极鼓励教师引导本科生参与科研训练，已取得显著成效。其中，邓冬梅研究员指导的“追光者”团队将思想培养、专业学习与科研训练有机结合，积极营造“传、帮、带”的团队文化，多名优秀本科生保研至清华大学、北京大学等双一流高校深造。团队本科生在《Laser & Photonics Reviews》《Photonics Research》《Science China Physics, Mechanics & Astronomy》《Optics Letters》《Physical Review Applied》等中国科学院一区、二区期刊发表多篇论文，培养的优秀本科生曾入选《本专科生国家奖学金获奖学生代表名录》，获第十二届中国青少年科技创新奖，获第十六、十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖等。
论文链接：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=3c2863ef02cd7a2158f551f39b6f19a8