维度网讯，芬兰阿尔托大学联合多国研究团队开发了一种类似“纳米级外科手术”的新方法，为脆弱的范德华材料披上一层“纳米铠甲”，使其在芯片上实现光可循环传播数百万次的创纪录表现。据科技日报报道，这项研究发表在2026年4月13日在线出版的《自然·材料》杂志上，攻克了实现更快、更高效光子芯片长期面临的核心制造难题，标志着范德华材料由辅助性界面材料向承担核心功能的器件结构材料转变。

自石墨烯兴起以来，范德华材料因其原子级薄层结构和优异的电子与光学性质备受关注。据阿尔托大学公告，此类材料表面在原子尺度上极为平整，且天然不存在悬挂键，可有效减少光在传播过程中的散射损耗，被视为下一代光子芯片的重要基础材料。然而，范德华材料结构极其脆弱，传统纳米制造技术如聚焦离子束刻蚀或电子束加工极易破坏其晶体结构，导致材料性能显著下降，长期制约其从实验室样品向功能器件的转化。阿尔托大学研究员崔晓琪表示，标准制造方法过于激烈，需要找到一种能够在不破坏材料的前提下实现精密加工的新途径。

为破解这一瓶颈，研究团队在对范德华材料进行纳米加工前，先在其表面覆盖一层超薄铝膜作为临时保护层。据阿尔托大学公告，这层铝膜可抵御聚焦离子束的破坏性冲击，在保持晶体质量的同时实现亚100纳米精度的加工。研究人员安德烈亚斯·利亚皮斯表示，这层铝膜就像一套微观铠甲，能够吸收离子束的破坏性影响，使得在保持晶体质量的前提下实现亚100纳米精度的精细加工成为可能。

借助这一方法，团队制备出高质量的范德华微盘谐振器。据《自然·材料》论文，这种微型圆盘结构可有效束缚光，使其在极小空间内持续循环传播。实验数据显示，该器件的品质因子超过100万，意味着光在每次循环中的能量损耗仅为百万分之一，光可以在其中往返数百万次而不明显衰减。据阿尔托大学公告，该性能比此前范德华谐振系统高出三个数量级。

光在微盘结构中长时间停留还显著增强了其与材料之间的非线性相互作用。据阿尔托大学公告，在二次谐波产生实验中，研究团队观察到转换效率较此前纪录提升约4个数量级，即约1万倍，显示出极强的光调控能力。该研究团队负责人孙志培教授指出，通过将范德华材料固有的强非线性与超高品质因子光学谐振相结合，这项工作清除了范德华光子学领域最大的障碍之一。

这一突破为片上可重构光子电路、量子光源及高灵敏光学传感器等应用方向提供了新的技术路径。据阿尔托大学公告，研究结果还表明，那些曾被认为因过于脆弱而无法工程化的材料，如今可通过保护性加工方法成为下一代光学器件的构建模块。随着范德华材料加工技术的成熟，光子芯片的计算速度与能效比有望实现跨越式提升。

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