一个国际研究团队证实，化合物半导体 CuInSnS₄ 中原子排列的本征无序性，可以用来调控材料的光学性质。相关研究显示，虽然这种材料的平均晶体结构呈立方对称，但其中的光学激发态——激子——对局部原子环境十分敏感，并会表现出明显的方向相关响应。
尽管 CuInSnS₄ 的平均晶体结构为立方结构，但声子和激子对无序性的感知方式各不相同。左图：声子模式保持各向同性，这与立方结构相一致。右图：相比之下，局域激子对阳离子无序引起的局部对称性破缺十分敏感，并表现出显著的各向异性响应。Advanced Optical Materials (2026)
CuInSnS₄ 属于金刚烷型硫族化合物。理想情况下，铟和锡应分别占据晶体结构中的固定位置，但在实际晶体中，部分锡位点可能被大小相近的铟阳离子占据，铟位点也可能出现锡阳离子，这种现象被称为“反位无序”。研究人员指出，这类无序性对晶格间距影响不大，却可能显著改变材料的光电性质。
由亥姆霍兹柏林材料与能源中心 Susan Schorr 教授和瑞士联邦材料科学与技术实验室 Mirjana Dimitrievska 博士领导的团队，结合振动光谱和光致发光测量，对无序性如何影响晶格振动和光学激发态进行了区分研究。部分实验在 HZB 的 BESSY II 同步辐射光源完成，实验数据则通过理论模型进一步解析。
研究发现，声子模式基本保持各向同性，与材料平均立方结构相符;但激子对阳离子无序导致的局部对称性破缺更为敏感，会在特定局部原子环境中发生局域化，并呈现出“优选方向”。这意味着材料虽然整体看起来具有立方对称性，但在偏振光作用下，其局部光学响应并不完全相同。
Susan Schorr 表示，CuInSnS₄ 单晶的高质量使团队得以清楚区分无序性对声子和激子的不同影响。Mirjana Dimitrievska 则指出，这种可调控的光学响应为材料设计提供了新的思路：除通过成分改变带隙外，无序程度也可以成为调节光电特性的另一项工具。
研究团队认为，金刚烷型硫族化合物在光学技术中具有应用潜力，例如可用于偏振敏感型发光器件、能够识别入射光偏振态的光电探测器，以及面向传感或信息处理的激子光学元件。其可调节的光学响应特性，也可能为光驱动催化相关研究提供新的材料方向。
