据新一期《自然·光子学》杂志报道，美国麻省理工学院研究团队利用层状量子材料开发出一种全新平台牛牛配，通过纳米光子学实现对光的精密调控。这一新平台不仅使光学器件更小、更高效牛牛配，还首次实现了光学模式的动态切换（在不同光传播状态之间灵活转变），解决了纳米光子领域长期以来难以兼顾的两大难题。
传统纳米光子学主要依赖硅、氮化硅或二氧化钛等材料，构建波导、谐振腔和光子晶体等结构，以引导和限制光传播。但这些材料存在两大局限：首先是折射率受限，这是衡量材料与光相互作用强度的指标。传统材料折射率较低，限制了光的强约束能力，也妨碍了器件的进一步微型化。其次，这些材料一旦加工成型，其光学性质就基本固定，无法在不改变物理结构的情况下重新配置其光响应特性。
为破解这些难题，团队引入了一种层状量子材料——硫溴化铬（CrSBr）。该材料兼具稀有的磁性有序性与强烈的光响应。团队利用CrSBr的高折射率，仅用7层原子（约6纳米厚）就构建出完整的光子晶体结构，尺寸相当于传统材料的1/10左右。更重要的是，该材料对磁场高度敏感，仅需施加小幅磁场，就可持续、可逆地切换光在器件中的传播模式，无须移动部件或改变温度。
此外，CrSBr内部还能自然形成极化激子，这是一种光与物质混合的准粒子状态，具备传统系统难以实现的非线性与量子光学特性。这种混合态可以带来非线性增强、全新量子光传输机制等新奇效应。与传统系统需要外部腔体才能实现极化激子不同，CrSBr本身就能天然支持这一状态。
目前实验在132开尔文（-141℃）低温下进行。尽管距离常温应用尚有距离牛牛配，但该材料已具备在量子模拟、非线性光学等高精尖领域应用的可行性。
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