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近日，物理学院杨元杰教授团队在转角光子学领域取得研究进展，相关成果以“Observation of maximumcircular dichroism in twisted hyperbolic van der Waals homostructures”为题，发表于NatureCommunications杂志。物理学院为第一单位，张庆研究员为论文第一作者兼通讯作者，研究生汪瑀琦、孙煜沣为共同第一作者，杨元杰教授为通讯作者。

光学手性（CD）主要描述具有螺旋结构或镜面对称破缺的材料对左、右旋偏振光的差异响应。在纳米尺度上实现最大CD是手性光子学领域长期追求的目标，可用于手性分子探测、量子信息编码等。自然手性材料CD响应通常小于10%，对于手性纳米材料和超表面等仍面临复杂且昂贵的纳米加工，以及对工作波长和入射角敏感等问题。除了依靠手性结构产生的本征手性，还可以通过线二色性（LD，偏振相关的吸收）与线双折射（LB，偏振相关的相位延迟）干涉，产生表观圆二色性 (Nature630, 860, 2024;Science388, 1194, 2025)。然而，天然双折射晶体的LD和LB通常很弱，且主轴大多相互正交，难以形成有效交叉耦合；已有方案往往需要百微米厚的双折射介质，难以兼顾强响应与超薄集成。更重要的是，因果关系Kramers-Kronig使LD与LB难以同时增强。

图1.转角双曲材料中的最大圆二色性及集成手性发光

针对上述问题，研究团队巧妙利用双曲材料MoOCl₂的极端各项异性（两正交晶轴分别表现metallic/dielectric特性），在总厚度220 nm转角堆叠的同质结中实现了光学最大CD（理论预测极值1，实验测量0.9）。有趣的是，研究发现该CD并非来自几何形状“结构扭曲”产生的本征手性，而来自层间线二色性与线双折射的协同耦合获得的表观手性。

其次，转角不是一次性结构参数，而是可以反复调节的光学旋钮，通过干法转移反复剥离和重堆叠，在同一组双层同质结中，CD随转角连续变化可覆盖从-1到1的完整范围（图1b）。与其它工作相比，这是首个在非结构刻蚀、样品厚度小于工作波长的条件下实现最大 CD的工作（图1c）。转角双层可以像一张超薄“创可贴”，直接将其贴到单层MoS₂和商用LED上（图1d），即可获得高纯度手性发光，圆偏振发光不对称因子g_lum高达1.6（理论极限2）。该策略把复杂加工的偏振器变成可转移、可调谐的超薄二维异质结，考虑未来wafer级别大面积制备，有望为超薄显示、片上光源和手性探测提供了新思路。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、四川省自然科学基金等项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-77478-0