哈工大全媒体（阚思邈 袁承勋/文 袁承勋/图）近日，我校物理学院袁承勋教授与西湖大学刘癸庚助理教授合作，在非厄米奇异态研究中取得重要进展。相关成果以《无源太赫兹超表面实现奇异连续域束缚态》（Exceptional Bound States in the Continuum in a Passive Terahertz Metasurface）为题发表于《自然通讯》（Nature Communications）。
非厄米奇异点（Exceptional Point，EP）是非厄米系统中的一类特殊简并点，具有对外界微小扰动高度敏感的本征值响应特性，在高灵敏度传感领域具有重要应用前景。然而，对于典型非厄米奇异点，其辐射损耗容易导致共振谱线展宽，限制微弱扰动信号的有效识别。连续域束缚态（Bound States in the Continuum，BIC）则是开放系统中的一种特殊局域态，能够有效抑制辐射损耗。将两种不同物理机制相结合形成奇异连续域束缚态（EP-BIC），有望兼具EP点的特殊扰动响应特性与BIC的辐射抑制优势。如何在无需外部增益或损耗精细调控的无源系统中实现EP-BIC，一直是该领域面临的重要挑战。
实现奇异连续域束缚态的超表面设计
针对这一难题，研究团队基于推广的弗里德里希-温特根型连续域束缚态（Friedrich-Wintgen，FW-BIC）条件，完善了EP-BIC的理论基础，并以此设计了由两组金属开口谐振环构成的太赫兹超表面，通过几何旋转调节谐振模式之间的耦合，使奇异点逐渐与连续域束缚态相融合实现EP-BIC。研究团队通过自主设计并搭建的太赫兹（THz）近远场扫描成像设备，清晰地观测到从奇异点向EP-BIC的演化过程，并揭示了EP-BIC在动量空间中的能量分布特征。团队进一步利用水雾扰动实验开展了EP-BIC传感性能验证，观察到EP-BIC呈现高辨识度的透射谷响应。测试结果表明器件最高灵敏度可达5.32 GHz/%RH，性能优值FOM最高达12.87 (%RH)-1。该研究为无源人工电磁系统中非厄米奇异态的构建与调控提供了新的实验途径，并为高性能太赫兹传感及新型电磁功能器件的设计提供了重要参考。
奇异连续域束缚态的演化过程及太赫兹近远场实验表征
近年来，袁承勋教授团队围绕低温等离子体物理及新型人工电磁结构开展了系列研究，在等离子体超材料、等离激元电磁响应、拓扑与时变电磁调控以及非厄米奇异态的构筑与调控等方面取得了多项研究进展。相关成果先后发表于《通讯物理》（Communications Physics）、《等离子体源科学与技术》（Plasma Sources Science & Technology）、《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）、《ACS光子学》（ACS Photonics）、《APL光子学》（APL Photonics）、《纳米光子学》（Nanophotonics）、《物理评论A/B/E》（Physical Review A/B/E）等国际知名学术期刊。
哈工大为论文第一署名单位。物理学院博士研究生陈晨、刘子逸和李健飞助理研究员为论文共同第一作者，物理学院袁承勋教授、姚静锋副教授、李健飞助理研究员，西湖大学刘癸庚助理教授为论文共同通讯作者。物理学院周忠祥教授、王莹副教授，香港城市大学刘宏宇教授对论文发表作出了重要贡献。物理学院博士研究生周俊涵、姜远航参与相关研究工作。
该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、黑龙江省青年科技人才托举工程项目、黑龙江省自然科学基金及中国电波传播研究所稳定支持科研经费资助项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78664-w
