一个由以色列理工学院和中国上海交通大学研究人员组成的联合团队，近日在无序纳米系统的光学研究中取得进展。他们报告了一种被称为布朗运动引起自旋锁定效应的新物理现象，即在看似混沌的无序系统中观测到了光子的有序自旋行为。该成果已发表在《自然·材料》期刊。

实验研究使用激光照射悬浮在室温液体中的纳米颗粒，观察散射光子的行为。团队发现，在激光照射区域之外横向散射的光子，其自旋表现出被“锁定”的有序状态。研究指出，这种自旋有序现象恰恰源于纳米颗粒的随机布朗运动，而非传统认为的完全无序散射。这一发现揭示了无序系统中可能存在的隐藏秩序。

以色列理工学院教授埃雷兹·哈斯曼对此评论道：“我们的发现完美地说明了实验物理学的重要性。我们已经证明，正是那些在空间和时间上都最为无序的系统，才掌握着深层秩序涌现的关键。”上海交通大学教授王波领导的研究小组参与了此项合作。王波教授此前曾在哈斯曼教授的课题组从事博士后研究。

该效应不仅是一种基础物理发现，也可能具有应用潜力。由于自旋锁定的特性取决于颗粒的大小和材料类型，此方法可被用于自旋有序表征纳米颗粒。哈斯曼教授进一步表示：“在进行布朗运动的系统中，自旋锁定效应是一种此前未知的现象，我们希望并相信，从纳米粒子表征到新型光学技术开发，它的应用将在未来为科学和工业做出重大贡献。”

研究结果表明，在特定的光与物质相互作用条件下，即使是在高度无序的系统中，也可能涌现出可观测的自旋有序。这一发现为理解复杂系统中的秩序生成提供了新视角，并可能为未来纳米光子学与传感技术的开发提供新的思路。

更多信息： 作者Xiao Zhang 等人，标题《布朗自旋锁定效应》，发表于《自然·材料》(2025)。期刊信息： 《自然材料》