想像一束光射向某种材料后，并非笔直向前穿过，而是像撞上隐形的 ‘反弹墙’ ，突然向反方向弯折。这种被称为 ‘负折射’ 的奇妙现象，过往仅能透过复杂的人造超材料实现，如今出现的重大突破，将为成像、通讯科技及众多其他技术带来更多可能性。
由香港大学校长、工程学及物理学讲座教授张翔教授领导的科研团队，成功利用一种名为CrSBr的天然磁性半导体，由材料内部磁序直接调控产生 ‘激子负折射’ 效应。
这项突破为研制以磁序操控先进光学系统，例如超微型透镜、超高解像显微镜，开辟了崭新路径。
研究团队采用极薄的CrSBr材料，该材料在低温下具有独特的磁性序构：层内是铁磁排列，层间则是反铁磁排列。这个磁序特性会改变材料与光学之间的关系，例如以沿着某个特定晶体方向的激子共振强度，导致材料发生质变，形成负折射现象。
团队通过引导光波至CrSBr薄片边界，直接捕捉出射光与入射光位于法线同侧的清晰图像，再进一步构建微型 ‘激子超透镜’ ，利用材料本身随波长变化的负折射行为，成功将发散的光束汇聚到极微小的焦点上，为未来的高精度成像与数据处理技术奠下关键基石。
相比依靠结构复杂且难以控制的传统材料产生负折射，采用CrSBr这类天然磁性材料能更灵活及简易地对光进行纳米级精密控制。更重要的是， ‘激子超透镜’ 能以磁场、温度控制开关，为未来研发更高智慧及可重置光学系统，提供全新思路。
这项开创性研究获香港研究资助局及国家自然科学基金等多个项目资助，研究团队由张翔教授带领，港大研究助理教授马静文与博士后研究员王雄主导，并与武汉大学刘晓泽教授、华南师范大学陈祖信副研究员合作完成。港大光量子物质全国重点实验室的崔晓冬教授、尹晓波教授及张霜教授亦为研究提供重要指导。
本研究透过融合激子物理、磁学与纳米光子学三个前沿领域，开辟了利用天然材料内在磁序灵活调控光传播的全新路径，为下一代高解像医学影像、精密制造及量子运算等技术奠定基础。同时，这项成果与香港发展高科技创新、推动量子技术的前瞻布局高度契合，对区域发展意义深远。
