非线性光学响应是探测和调控量子材料物性的重要手段，在激光变频及光伏器件等领域有着广泛的应用。在传统的固体材料中，由于晶格常数极小（处于埃米量级），非线性光学响应通常被视为一种“原胞平均效应”，而原胞内部物理量的空间分布往往被人们忽视。然而，具有大尺度周期的莫尔超晶格为我们解锁了一个全新的自由度：原胞内物理量的空间分布。近日，清华大学物理系王冲、徐勇、段文晖研究组及其合作者另辟蹊径，提出了一种新颖的物理机制：通过均匀光照的非线性效应，在莫尔超晶格内部驱动出静态且空间非均匀的电荷重新分布，从而实现了对莫尔周期性静电势的全光操控。该成果以“光操控莫尔超晶格中的电荷分布”（Manipulating Charge Distribution in Moiré Superlattices by Light）为题，作为“编辑推荐”（Editors' Suggestion）文章于2026年2月26日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

图1. 均匀光照导致莫尔超原胞内部非均匀电荷分布的示意图。绿色箭头表示均匀光照产生的非均匀直流光电流；红（蓝）色区域分别表示由光电流汇聚（发散）驱动的正（负）电荷积累区。

研究团队通过深入地理论分析揭示，莫尔超晶格在均匀光照下会产生具有空间调制特性的直流光电流。根据电荷连续性方程，这种非均匀光电流的局部汇聚或发散会导致电荷的空间积累（图1）。研究发现，这种光诱导电荷分布效应在莫尔材料中具有普适性，且不受晶体空间对称性的禁戒。在忽略电荷弛豫的中等时间尺度上，电荷积累量随时间线性增长，其驱动力正是局部直流光电流的汇聚或发散。

基于该理论，团队以二维莫尔材料——转角二碲化钼（tMoTe₂）为例进行了数值模拟。结果表明，在特定的光照频率下，tMoTe₂超原胞内部会产生显著的电荷重新分布，且这种分布模式具有极强的频率可调性。通过精确调节入射光的频率或强度，研究者可以像“拨动开关”一样控制莫尔超原胞内正负电荷的分布及其产生的静电势场（图2）。相比于传统手段，该机制提供了一种非接触、超快的调控途径。计算结果显示，光诱导产生的静电势可达数百毫伏，足以与莫尔材料本身的本征势场相媲美，甚至实现超越。这种由光诱导产生的莫尔周期静电势，可以进一步用来调控邻近二维材料的拓扑态、激子行为、输运特性及光电响应等物理性质。

图2. tMoTe₂在均匀线偏振光照下电荷分布的数值模拟结果。(a-b) 不同频率光照下电荷密度响应的空间分布；(c-d) 对应的莫尔周期静电势分布；(e-f) 光电流驱动电荷积累机制的数值验证。

清华大学高等研究院博士生郭瑞平为论文第一作者。清华大学物理系王冲助理教授、徐勇教授和段文晖教授为通讯作者。论文合作者还包括清华大学物理系2019级博士生陈昊伟（已毕业）。该研究得到了科技部重点研发计划、自然科学基金委卓越研究群体项目、教育部基础学科和交叉学科突破计划、北京AI量子重点实验室、天津超算中心等项目单位的支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/h2k9-7v61