物理学家成功在微型结构中创造出一种旋转的光结构，被称为“激光龙卷风”。来自波兰华沙大学、军事技术大学以及法国克莱蒙奥弗涅大学CNRS帕斯卡研究所的研究团队，通过合成磁场在液晶材料中实现了这一现象。该成果为开发新型微型光源提供了新思路，有望应用于光通信和量子技术等领域，相关研究已发表在《科学进展》杂志上。

研究小组负责人、华沙大学物理系的Jacek Szczytko教授表示：“我们的方案整合了量子力学、材料工程、光学和固体物理等多个学科。灵感来源于原子系统中电子能态的概念，而在光子学中，光学陷阱起到了类似作用，用于约束光线。”

该研究的第一作者、华沙大学物理系和纽约市立学院物理系的Marcin Muszyński博士描述道：“这种光波围绕轴心扭曲，相位呈螺旋变化，偏振方向也随之旋转。这种光学漩涡结构在量子通信和微观操控方面具有潜力，但传统生成方法往往依赖复杂的纳米技术或大型设备。”

团队采用液晶材料作为替代方案，这是一种介于液体和固体之间的物质。华沙大学物理系的纳米技术学生Joanna Mędrzycka解释：“液晶分子有序排列，类似晶体结构。我们可以在其中制造称为toron的缺陷，它们像紧密缠绕的螺旋，充当光的微观陷阱。关键是为光子建立等效的磁场效应。”

华沙大学物理系的Piotr Kapuściński博士说明：“通过空间可变双折射，我们模拟了合成磁场，使光路径弯曲，类似于电子在磁场中的运动。将toron置于光学微腔内增强了这一效应，并允许通过外部电压调控光特性。”

克莱蒙奥弗涅大学和CNRS的Guillaume Malpuech教授指出：“在典型系统中，携带轨道角动量的光通常处于激发态。我们首次在基态实现了这种效应，基态更稳定且易于能量积累，这简化了激光发射过程。”Szczytko教授补充：“光自然倾向于这种低损耗状态。”

研究人员通过添加激光染料验证了该系统的激光特性。Marcin Muszyński博士说：“产生的光不仅旋转，还表现出激光的相干性、明确能量和定向发射。”Dmitry Solnyshkov教授提到：“该方法借鉴了矢量电荷理论，让光子行为近似于夸克。”

军事技术大学的Wiktor Piecek教授总结：“这一发现表明，利用自组织材料可以避免复杂纳米加工，未来可能推动更简便、可扩展的光子器件发展，服务于光通信和量子技术应用。”

出版详情：作者：University of Warsaw；标题：《Physicists create laser tornado in miniature structures using synthetic magnetic field》；发表于：《Science Advances》(2026)。