光涡旋是一种具有螺旋波面的特殊光波，具有利用常规光所不具备的轨道角动量来旋转物质的作用，有望促进物质操控和激光加工技术的发展。常规的光涡旋研究主要关心的是加工后的表面形状，而尚无对加工现象过程的研究，且物质扭曲形成机制尚不明了。

本次九州大学大学院·系统情报科学研究院的中村大辅准教授、池上浩教授、研究生川本美希组成的研究团队通过与宇都宫大学的东口武史教授、埼玉医科大学的若山俊隆教授、以及美国普渡大学的砂原淳客座教授的共同研究，利用实际测量了极化状态的“光涡旋”实现了半导体表面的扭曲加工，并世界首次通过二维辐射流体模型阐明了其形成原理，再现了加工结构的形成过程。

在这项研究中，为了阐明光涡旋引起的物质扭曲形成，在实际测量和评估实验中使用的光涡旋的极化状态的基础上，实证了扭曲构造的形成，并通过激光生成的等离子体的二维辐射流体模型，世界首次阐明等离子体压力与结构形成之间的关系。

研究人员寄语：光涡旋用于获得2018年诺贝尔物理学奖的光学镊子公转运动研究，以及获得2014年诺贝尔化学奖的超分辨率显微镜的光源。本研究成果将有助于研究人员阐明目前正在探讨的“光涡旋对物质的影响”，并有望在未来为光涡旋激光加工技术的发展做出贡献。

本研究成果于2020年12月1日刊登于英国科学杂志“Scientific Reports”网络版上。