黄陆军 | 为光设“界”

光，作为驱动人类文明演进的核心动力之一，既是能量的重要载体，也是信息传递的核心媒介，早已融入社会生产与生活的方方面面。在不同的应用场景中，人们对光与物质相互作用的期待截然不同：有时需其“低调潜行”，减弱相互作用，以降低传播损耗和非线性效应；有时则盼其“强力介入”，增强相互作用，来激发新的物理机制，实现特定功能。谐振腔，就是一个能有效增强光与物质相互作用的重要工具。

▲黄陆军

谐振腔的原理并不算神秘。在光学中，只须将两面镜子平行放置，便可构成最简单的光学谐振腔。光在两镜之间往复反射，当其波长满足特定条件时，谐振腔内的光场便会持续增强。“谐振腔可以用到较大尺寸中，但我们更关心的是在纳米尺度下，在一个极其有限的空间里，光场局域的能力上限在哪里。”华东师范大学物理学院研究员黄陆军这样阐述他的研究焦点。在他看来，随着器件不断向小型化、集成化演进，这项面对极限的探索不仅必要，更承载着未来的无限可能——这也是他多年来持续深耕的方向。

推开光学世界的大门

“你知道为什么孔雀开屏后，羽毛颜色五彩缤纷吗？”黄陆军用这个问题开启了他对研究方向的介绍。孔雀羽毛的羽小枝内排列着一层层蛋白纤维，这些纤维直径仅有纳米级别，并按照一定的周期性规律排列，恰好呈现出纳米级的微观物理结构。受到光束照射时，这种结构会对光波形成良好的干涉和叠加，在不同方向上反射出不同颜色的光。这种结构色比色素色更加稳定持久，其背后正是光子晶体理论的完美体现。

最初接触到这类研究时，黄陆军还在华东师范大学物理系读大四。确定保研后，他前往中国科学院上海技术物理研究所（简称“上海技物所”）做毕业设计。彼时，上海技物所正在国家“973”计划的支持下开展“人工微结构光场调控”的研究，他惊喜地发现，光子晶体研究不仅能解释孔雀开屏、蝴蝶翅膀等自然界现象，更蕴含着深刻的物理原理：通过人工设计的周期性结构，可以精确控制光的传播行为，“想让光在哪个波段传播就让它在哪个波段传播”。黄陆军感觉到，有一扇大门正在他面前轰然而开。

2008年—2012年，黄陆军在上海技物所攻读硕士学位期间，接触到了一项充满赛博朋克色彩的研究——“隐身衣”。“哈利波特就有一件隐身衣，披上之后，人可以‘消失’。但我们也知道这不是真正消失，只是不再被看见了。”在黄陆军看来，他的工作像是在把魔法变为现实——在物体表面覆盖一层具有特殊结构的材料，让光线绕过物体沿着原本的传播路径继续传播，就好像这个物体原本不存在一样。这种对光的极致操控，让黄陆军对深入科研更加向往。

黄陆军常提及自己的硕士生导师，那是一位风度从容的学者，面对任何问题都能泰然处之，从不将急躁的情绪传递给学生。有一次听国外学者报告，黄陆军还在努力跟上思路，导师已经抓住核心矛盾提出了关键问题——而那个问题，正是该工作投稿顶级期刊时审稿人提出的核心质疑。“那时，我还是科研新人，总觉得基础学习与科学研究之间存在鸿沟，一时间跨不过去。但导师让我意识到，基础牢靠，才不会盲目跟风，才能将有意思的发现做得更夯实、更有特色。”

带着这份科研底色，黄陆军的脚步迈向了更远的地方。他渴望看看，在国际前沿，那些优秀的团队是如何运用这种“定制光”的能力，去探索未知、创造未来的。此后10年，从美国北卡罗莱纳州立大学到澳大利亚新南威尔士大学，他聚焦于利用人工微结构来调控光场/电磁波/声波，不断挑战自我，取得了一系列创新性成果。

突破高品质边界

2022年，黄陆军全职回国，加入华东师范大学。“一开始，我也没想过能在国外待那么久。”他坦言，海外10年多其实是被研究推动着向前走，但始终缺乏归属感，他更希望能回国以尽绵薄之力。为此，他早早就开始了布局。

“我主要研究高品质因子共振人工微结构。”黄陆军说。在单个结构中，谐振腔的场束缚能力可以将电磁场/光场限制在特定空间区域内并维持震荡，这是谐振腔性能的核心指标，通常通过品质因子（Q值）来量化。“一些电影里出现过检查仪表的特写镜头，仪表指针会突然往上跳一下。”他表示，这其实代表着谐振腔在共振频率处出现了响应峰，其共振峰的线宽越窄，对应的Q值越高，系统对频率漂移的感应也越灵敏。

“共振可以放在任意波段，这是一个普适概念。我们可以通过不同的组合结构、不同的设计思路来进行最大限度的调控，不同的调控方向会指向不同的应用。生物检测、夜视仪、激光器等，都可以利用这一原理。”黄陆军十分看好其应用前景，更令他激动的是，“新型光场调控及物理应用”后来出现在国家“十四五”规划纲要重大工程中，成为115个优先发展领域之一。“共振光场调控也是其中的重要拼图，我们能做的东西还有很多。”

事实上，黄陆军的工作已经受到了关注。2026年1月，国际光学工程学会与中国激光杂志社联合公布了“2025先进光子学创新青年奖”名单，黄陆军赫然在列。该奖项旨在表彰过去5年内在《先进光子学》杂志发表杰出论文的青年科研人员，黄陆军的入选文章恰好是围绕“单个介质颗粒的高Q共振模式”展开的。

这项工作可以追溯到黄陆军博士阶段。2012年赴美后，他接到的第一个科研任务就是：设计一个系统结构，用以支持无穷多个共振。不到1年，相关成果就得以发表，但黄陆军仍心存遗憾。“我们发现，在这个系统中，共振波长或频率，与结构尺寸呈线性关系。线性，意味着可调控性强，甚至能指哪儿打哪儿。这些共振的Q因子展示出独特的规律，但背后的物理本质我们却不得而知。”

好事多磨。直到2017年，黄陆军才在一篇论文的启发下，找到了新思路，并在第二年建立了新的物理模型。但之后的投稿也不太顺利，直到2021年才正式发表，此时，黄陆军在澳大利亚的博士后工作已经接近尾声了。而他已经将合作触角伸向国内，与上海技物所、同济大学等团队建立了紧密联系。这也为他日后回国尽快开展工作打好了前站。

回国后，黄陆军仍就一类特殊的共振模式——连续谱束缚态（BICs）进行重点研究。BICs具有两大优异特性——Q因子无穷大及由此带来的极强场局域能力，这使其能被广泛用来增强光与物质的相互作用。“头发丝的尺度是微米级别，但我们能做出比头发丝细5～10倍的结构，相应成果的推广场景也会更多。”他补充道。而为了拓展应用，他还将围绕二维材料纳米光学展开研究，解决集成光学共振微腔与二维过渡族金属硫化物之间如何实现增强光与物质相互作用的关键科学问题，并进一步制备高性能光子与光电子器件，包括激光器、非线性谐波及手性光源等。此外，声学超材料和超表面研究也是黄陆军的关注重点之一。

一位青年学者的“私心”

转眼间，黄陆军回国已经3年多了。这几年，他始终有条不紊地沿着自己既定的方向往前走。对他来说，能将个人研究与国家的前沿需求相融合是一种幸运。

“我也有自己的私心。”黄陆军说。早在回国之初，他就给自己设定了两条路线：科研、育人。“我自己本科入学时心里充满对未来的不确定性，当时很多老师和我们分享了学术前沿和科研历程，让我对科研有了概念。我也希望我的经历和研究，能够激发一些学生从事学术研究的兴趣。”黄陆军的“私心”更在于，希望借此吸引到一些优秀的本科生进入他这个年轻的课题组。现在，黄陆军团队除了两个博士、两个硕士外，还有3名本科生。其中一名本科生已经在核心期刊发表了论文。谈及此处，黄陆军的喜悦溢于言表，“看到学生出成果比自己发文章还要高兴，不管他们未来是否留在团队里，能让他们在最有活力的阶段做出一些进展，都是好事”。

对于团队管理，黄陆军更倾向“无为而治”。“人不能一点压力也没有，但压力太大是不行的。在放松的状态下，大脑才会更活跃、更发散地去思考。”他很喜欢如今的团队氛围，在共同目标下，每个人都能找到自己的兴趣点，放松但高效地去做好研究。面对未来，他也有清晰的规划：要进一步建设发展团队；要坚持“高质量、有特色”的标准，做出在国际上具有一定影响力的前沿工作；还要探索对已有科研成果进行转化应用。

“如今，人工智能发展得如火如荼，如果这能与我的研究有效结合，是不是也能碰撞出新的火花？”2026年伊始，黄陆军的思考仍在继续。对于一位回国3年的青年学者来说，一切才刚刚开始，一切都值得期待。