近日，江南大学理学院桑田教授团队在准连续域束缚态（QBIC）研究领域取得重大进展，成功提出并通过实验证实了 QBIC 中的广义 Kerker 效应。相关研究成果以 “Observation of the generalized Kerker effect mediated by quasi-bound states in the continuum” 为题，在纳米科学领域的顶级期刊《Nano Letters》（Q1， IF = 9.6）上发表。该论文的第一作者是江南大学理学院硕士研究生景泽，江南大学理学院桑田教授与华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室李林研究员担任通讯作者，江南大学为第一完成单位。

Kerker 效应于 1983 年由 M. Kerker 等人发现，是一种特殊的散射现象，其表现为前向或背向抑制的定向光散射，物理机制基于电偶极子模式与磁偶极子模式之间的相消干涉。近年来，Kerker 效应的概念不断被推广拓展，其共振模式从最初的电偶极子和磁偶极子模式，延伸到电四极子、磁四极子、环形偶极子等高阶模式，涵盖高阶极子模式的 Kerker 效应即广义 Kerker 效应。广义 Kerker 效应在光学系统中广泛存在，在定向散射、光场调控、高次谐波激发、偏振态控制以及光吸收增强等方面均具有极为重要的应用价值。

以往实现Kerker 效应的方法，通常需要精确调整纳米颗粒的尺寸或超构表面的晶格常数等参数，以达成电偶极子和磁偶极子的相消干涉。这种方式依赖于精准的结构参数设计，且往往仅能在正入射条件下实现。若仅通过改变入射角就能实现 Kerker 效应，无疑将具有重要的应用前景。然而，对于广义 Kerker 效应而言，由于高阶极子模式通常难以激发，其对远场散射的贡献一般弱于低阶的电偶极子和磁偶极子，并且高阶极子模式对入射角变化更为敏感，因此，如何在斜入射条件下实现广义 Kerker 效应成为当前亟待攻克的难题。

针对上述问题，江南大学理学院桑田教授课题组联合华东师范大学李林研究员，创新性地提出借助QBIC 态在斜入射条件下实现广义 Kerker 效应的策略，并构建硅基超构表面成功观测到广义 Kerker 效应。QBIC 态由非辐射的 BIC 暗模式转化而来，具备高 Q 值共振特性，能够在微纳尺度下显著增强光与物质的相互作用，同时拥有丰富且高鲁棒性的多极子模式。在斜入射条件下，低 Q 值漏模共振与高 Q 值 QBIC 模式相互作用，形成磁四极子-磁偶极子杂化模式。该杂化模式的振幅与相位可通过改变入射角度进行精确调控，并在特定入射角度下实现广义 Kerker 效应。这种将 QBIC 态与入射角调控相结合的方法，为广义 Kerker 效应的实现开辟了一条可行的技术路径，不仅揭示了超构表面中 Kerker 效应动态控制的全新机制，亦有助于推动纳米光子器件的多功能应用。上述研究工作得到了国家自然科学基金等科研项目的大力支持。

一直以来，江南大学理学院高度重视教师教学与科研等专业素养的培育，积极为学院师生的持续发展与进步创造有利条件，大力加强学术交流合作。近年来，学院学科建设成绩斐然，科研成果质量稳步提升，逐步构建起广泛而深入的学术影响力，在国内外学术舞台上崭露头角，为学校的科研创新与学术发展注入了强劲动力，也为相关领域的学术研究与技术突破提供了有力支撑与借鉴范例。

硅基超构表面及GKE机理示意图

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c05421