“在科研领域，真正的突破往往不是一蹴而就的。那些看似‘快速’的进展，实则是长期知识积累，抵达临界点后的自然呈现。”坐在东莞理工学院光电材料及器件实验室里，郗翔博士谈起入职莞工以来的成果 ，既有感慨，也有思考。

今年以来，他以共同作者身份登上《Science》，发表最新研究成果，所参与的项目在《Nature Communications》发表论文两篇，成果亮眼。

而这背后，有他从本科埋下的研究种子，面对问题时“死磕到底”的韧劲，更有团队五年默默深耕的积淀。

漫漫十载 深耕拓扑光子学

郗翔最初是因为本科毕业论文接触到拓扑光子学。当时，他聚焦光子晶体环形器设计开展研究，注意到电磁波在光子晶体结构中传输时，常会因反射、散射等现象导致器件效率受限。如果要提升效率，只能反复优化结构。正逢拓扑光子学兴起，为解决这一问题提供了物理本质层面的新思路。例如，以二维磁性光子晶体为平台构建的光学二维陈绝缘体，其具有受拓扑保护的一维边界态，能够确保电磁波传输不受任何缺陷或障碍物的影响，进而实现高效、稳定的电磁传输与操控。

由此开始，郗翔一头扎进了拓扑光子学的研究之中。

这十年间，郗翔遇到过“卡壳”，也经历过“瓶颈”。其中最令他印象深刻的是初涉磁性光子晶体时面临的挑战。磁性光子晶体的能带计算远比普通光子晶体复杂——磁性材料的磁导率会随频率产生显著色散，若计算中忽略材料的色散，结果将与实际偏差极大。关于这个方向的文献有限，在这个问题上可供参考的经验不多，郗翔很多时候只能在黑暗中摸索着前进。

那段时间，他几乎每日与数值模拟为伴。先是沉下心啃透麦克斯韦方程组在磁性介质中的特殊形式，再逐步将理论方程转化为软件中的弱方程形式。“那段‘死磕’的经历，让我彻底掌握了磁性色散系统的计算逻辑，这恰恰成了后来研究中突破复杂问题的重要基础。”他回忆道。

在这之后，郗翔聚焦拓扑电磁学前沿，围绕提升电磁信息容量、自由度与鲁棒性展开攻坚，并获得接连突破：实现光学三维陈绝缘体、磁性外尔半金属等系列拓扑态，发展拓扑电磁局域态，催生多样拓扑零维角态成果频出，在Science、Nature Communications、Physical Review Letters等主流学术期刊发表论文，近五年被Nature、Nature子刊、Rev. Mod. Phys.、Phys. Rev. Lett.等正面引用超400次，还主持国省两级科研项目。

跨校协作 首登《Science》

2025年春节前夕，一个好消息传来。我校光学工程研究团队与新加坡南洋理工大学等单位合作，成功实现了首个三维光学轴子绝缘体，并实验观测到半整数陈数的表面态、手性棱态等关键特征，填补了高阶拓扑态研究的空白。相关成果以“Photonic axion insulator”为题在《Science》上发表。郗翔为论文共同第一作者，孟岩副研究员为共同作者，东莞理工学院为第三完成单位。

这也是我校科研工作者首次以共同第一作者身份在《Science》上发表论文。

“三维光学轴子绝缘体是一种人造晶体。其命名源于物理学中的‘轴子’概念。”郗翔介绍道。轴子是科学家为解决“强CP问题”提出的粒子，虽被认为可能是暗物质组成部分，但因质量极小、相互作用力弱，至今未被直接探测。但轴子可以以“准粒子”形式存在于特定周期性晶体中，这类晶体即“轴子绝缘体”。

“轴子绝缘体之前只存在于理论中，没人在实验中真正实现过，我们要做的，就是找到‘它是轴子绝缘体’的铁证。”郗翔口中的 “铁证”，便是手性棱态——这种特殊的拓扑态能沿三维空间任意方向传播，且无背向散射，是三维轴子绝缘体区别于三维陈绝缘体的核心特征。

为捕捉手性棱态的关键证据，郗翔和团队将矢量网络分析仪的两端，精准连接到样品同一条棱的上下端口，反复监测传输系数的变化。“第一次看到屏幕上 S21（下端到上端的传输系数）数值远大于 S12（上端到下端的传输系数）时，我手都有点抖。”他至今清晰记得那份难以抑制的激动。“这不是偶然的信号波动——它直接说明电磁波只能沿棱单向传输，正是我们苦苦寻找的手性棱态标志！”

但在此之后，团队又陷入了新的困境——虽测到单向传输信号，却始终得不到清晰的色散曲线，而这是证明轴子绝缘体的重要一环。

研究中的“破局时刻”，来自跨机构协作。得知情况后，西湖大学刘癸庚教授专程与团队一同对实验样品进行了全面排查与调试。经连续多日奋战，最终观察到手性棱态沿三维空间中任意路径传输，并清晰地观测到了手性拓扑棱态的色散曲线，为轴子绝缘体的证明提供了关键证据。

“跨越地域与机构界限，共同攻克难题的喜悦与成就感，至今仍历历在目，也让我们深刻体会到跨机构合作的强大力量。”郗翔感叹道。

团队支持 结出累累硕果

外界惊叹于郗翔的快速突破，他却格外清醒：“这不是我一个人的功劳，是团队花了五年时间，从陈绝缘体、外尔半金属到轴子绝缘体，‘慢工出细活’的成果。”

今年，郗翔参与的、由光电材料及器件研究团队与南方科技大学高振教授团队联合攻关的另外两项成果也获得了回音。

4月，团队通过设计类紧束缚金属笼光子晶体结构，首次观测到三维光学高阶拓扑绝缘体中二维表面态、一维铰链态与零维角落态的共存现象，为提升器件集成密度提供革命性潜力。相关成果以“Realization of a three-dimensional photonic higher-order topological insulator”为题在《Nature Communications》上发表。

7月，又在同刊以“Observation of cavity-tunable topological phases of polaritons”为题再发表一项成果：通过引入微波螺旋共振器链嵌入宽度可调金属腔体，首次在实验中实现了光-物质强耦合下极化激元的构建与调控，打造出能连续调控拓扑相的“类三能级系统”，突破了传统拓扑系统必须依赖晶格结构改变才能调控拓扑性质的限制。

“科研像熬汤，得慢慢熬，滋味才会出来。”从基础理论积淀到前沿突破，郗翔在和团队一起的持续深耕中，对手中的研究工作有了更加深刻的思考。而莞工这片科研沃土，也再一次见证了厚积薄发的力量与光彩。

谈起在莞工的日子，郗翔总说自己“运气好”。

这里有支撑他安心科研的“后盾”。光电材料及器件研究团队为他提供了优越的实验条件、良好的工作环境以及充足的启动经费，使郗翔能够专注完成研究。

团队为青年科研工作者搭建了良性的人才成长生态。“我们团队的特点是以前沿科学问题为锚点，通过开放包容的氛围激发创新，以高效协作降低研究成本，用系统化支持加速年轻科研人员成长。”这种模式保障了研究的“高度”，使成果不断涌现，又兼顾了团队的“厚度”，形成了可持续的人才储备，最终实现“创新-成果-人才”的正向循环。

目前，团队有主要成员10名，近5年获批国家级科研项目5项、省部级科研项目10项；累计发表中科院二区以上论文50余篇，其中在 Nature、 Science、Nature Communications、Physical Review Letters 等权威期刊发表论文十余篇。

在教学方面，电信工程与智能化学院也提供了充足的帮助，为郗翔在内的新进青年教师安排了一对一的指导老师，使他们能够更快、更好地适应新身份，履行好教书育人的岗位职责，提升自己的教学技能和水平。

这里，还有好同事、好“战友”。“不管是工作中还是生活中，郗老师都是我最重要的搭档、伙伴和兄弟。”同样来自电信工程与智能化学院光电材料及器件研究团队的孟岩说。今年发布的三项成果，都有他们两人合作的身影。

眼下，郗翔和团队已开启新探索——将拓扑缺陷引入光学轴子绝缘体。“之前研究的是‘完美晶体’，如果加入缺陷，会不会出现新的拓扑态？这值得一试。”同时，他也在推动成果落地。手性棱态的无背向散射特性，在5G/6G通信里能减少信号损失，在光计算领域能提升设备稳定性。他说：“我们想把这些设想变成实际器件。”

科研从来没有“快速通关”的奇迹，每一次进步都经历过无数次的尝试和失败，也都需要持之以恒的全心倾注和全力付出。郗翔和团队的漫漫探索正是如此。但也因为有这份热诚、耐心和韧性，他和团队得以抵达了科学的最前沿处，未来也必将能走得更深、更远，在光电材料及器件领域拓开更广阔的疆域。