臺師大團隊「渦旋光」實現多階光電記憶 登國際頂尖期刊
記者黃仁杰／台北報導
臺師大物理系教授藍彥文、陸亭樺領導研究團隊，成員包括博士生陳燁儒、碩士生王柏文與博士後研究員張文豪，於10月在國際知名學術期刊《Science Advances》發表最新研究成果，論文題目〈Orbital angular momentum–driven multistate photomemory〉，團隊成功展示出一種以光的軌道角動量（Orbital Angular Momentum, OAM）為驅動的新型多階光電記憶技術，突破了傳統光記憶元件僅能進行二進制操作的侷限，首次證明光的角動量可作為獨立的資訊控制變數，開啟了以光為核心的多階儲存與光電整合新途徑。
光的軌道角動量成為記憶操控新自由度
在資訊科技高速發展的時代背景下，記憶體技術正面臨儲存密度、功耗與速度三大挑戰。傳統電子式與光學式記憶多以「0」與「1」的二進制形式儲存資訊，階數有限、能效受限。
為突破此瓶頸，本研究團隊從光學角度出發，聚焦於「渦旋光」（Twisted Light）——即具有軌道角動量的光束。此類光束的波前呈渦旋狀結構，攜帶離散量化的角動量，其旋轉相位結構能產生獨特的縱向電場分佈，對光電材料中的電子態造成可調控的影響。
該研究以單層二硫化鉬（MoS2）為核心材料，構築光電記憶元件。當具不同角動量數（）的OAM光束照射於元件表面時，光場的螺旋結構促使材料中的陷阱能階密度發生改變，進而控制電荷捕獲與釋放過程。
實驗證明，僅藉由改變光的角動量即可實現多階記憶狀態，電流讀出值隨光束值產生明顯且可重現的差異。這代表一個記憶單元不再僅限於二進制，而可擁有多重可辨識電荷態，大幅提升資訊儲存密度與靈活度。
潛力應用：量子記憶體與超靈敏感測器
研究團隊透過電流–電壓（I–V）與時間解析實驗，確認OAM光驅動的多階記憶效應具高穩定性與可重現性。分析結果顯示，此現象可由Poole–Frenkel能障調變機制解釋，即OAM光場的縱向電場改變了電子陷阱能障，使載子在材料中的遷移行為可被光的角動量有效調控。與傳統依賴光強或波長的光控方式相比，本研究首次證實「光的角動量」本身即可作為獨立自由度，帶來全新的記憶操控概念。
成果顯示，光的空間結構使光學自由度轉化為可量化的記憶訊息。研究團隊指出，該技術為未來光電元件邁向高密度、多值化與非接觸式控制提供關鍵基礎，特別適用於光子運算、人工智慧硬體（AI hardware）以及可重構的「類腦」記憶架構。
研究成果不僅在科學原理上具有開創性，更展示了在光電與二維材料研究領域的國際競爭力。
展望未來，探索如何將OAM光控機制擴展至其他二維材料與異質結構系統，並推進OAM光記憶技術的實際應用。未來若能與半導體工藝結合，該技術有望應用於高速、低功耗的光記憶晶片與光子整合電路，成為次世代資料儲存與光運算平台的重要里程碑。
