新型巨电流变液、光场调控、非厄米拓扑延展态、原初黑洞 | 本周物理讲座

报告人：皮石，中国科学院理论物理研究所

时间：9月5日（周二）12:00

单位：中国科学院理论物理所

地点：南楼6620

摘要：

随着LIGO观测到双黑洞合并形成的引力波，原初黑洞这一领域焕发了新生。我将综述原初黑洞以及标量诱导引力波的相关理论问题和现象学，尤其是一些个人比较关心的近期进展，包括原初标量扰动的增强机制、原初黑洞形成率的精确计算、非高斯性的影响等。

报告人：Haijing Zhang，Max-Planck-Institute for Chemical Physics of Solids

时间：9月5日（周二）14:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M253会议室

摘要：

The multifunctional behaviors of quantum materials are driven by the intricate interplay between charge, orbital and spin degrees of freedom. Advances in modern field-effect devices allow for unprecedented control of these degrees of freedom, revealing a plethora of exotic physical phenomena such as superconductivity and long-range magnetic order. In this talk, I will provide an overview of our recent progress in controlling the emerging physical phenomena in layered quantum devices and how they offer new insights to the underlying physics. First, I will discuss the observation of a spontaneous anomalous Hall effect, a trademark of time-reversal symmetry breaking, in a doped layered polar semiconductor. Notably, the magnitude of anomalous Hall conductivity can be enhanced by tuning the carrier density, which sheds new light on the interplay of magnetic and ferroelectric-like responses. Next, I will present recent results on the electric field control at the interfaces of ionic gated tellurium thin flake devices, demonstrating a fourfold increase in the Rashba spin-orbit coupling coefficient.

报告人简介：

Haijing Zhang received her bachelor degree from Nanjing University and obtained her Ph.D in physics from the Hong Kong University of Science and Technology (HKUST). From 2014 to 2019, she worked as a post-doctoral fellow in the Physics Department of HKUST and the Department of Quantum Matter Physics at the University of Geneva. In October 2019, she joined the Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids in Germany as a group leader. Her research interests primarily focus on the quantum and mesoscopic transport properties of correlated systems, as well as gate-controlled electronic phases transitions in layered quantum materials.

报告人：刘宁宁，上海交通大学

时间：9月6日（周三）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M830会议室

摘要：

近些年来，二维量子材料因其具有新奇的物态和相变引起了人们的极大关注。由于量子限域效应，这些材料通常表现出三维材料所不具备的物性和物态，并且容易受到外部因素(如磁场、掺杂和插层)的调控和影响，这使得新型二维量子材料的制备和物态调控成为当前诸多领域的前沿课题。二维量子材料的许多新奇物态，比如超导和电荷密度波(CDW)序，通常由一个包含相位和振幅的序参量来描述，并且易受相位和/或振幅的涨落影响。在攻读博士期间，本人在完善了双线圈互感(TCMI)技术中的数据分析方法的基础上，深入研究了相位涨落对表面吸附K原子的多层FeSe薄膜(K/FeSe)材料中BKT相变和In插层的2H-TaSe2(In0.58TaSe2)中CDW相变的影响。所取得的成果： = 1 * GB2 ⑴通过数值建模，为高效并准确获取超导薄膜的超流密度打下了扎实的基础。 = 2 * GB2 ⑵通过理论拟合K/FeSe薄膜的BKT相变过程，揭示了主导该薄膜体系中BKT相变和超导相变的主要因素，同时并发现了二维量子临界点存在的迹象，这些结果为理解FeSe界面超导提供了重要线索。 = 3 * GB2 ⑶对In0.58TaSe2进行的STM测量表明，多种CDW相之间存在一种新的共存模式，该模式对于CDW序的形成和稳定性具有重要影响。

围绕(准)二维量子材料中新奇物性和物态, 我将从三方面扼要叙述未来拟开展的研究：包括金属元素插层的过渡金属二卤化物(TMDs)的研究，金属元素插层的外延石墨烯薄膜的研究以及铁基超导薄膜的上临界场Hc2(T)变化行为的机制研究。

报告人简介：

刘宁宁，上海交通大学博士，从事低维量子材料的物性和物态调控，尤其是二维量子材料中相位涨落效应的研究；师从刘灿华和贾金锋教授。

报告人：Jinwu Ye，Great Bay University/Mississippi State University

时间：9月6日（周三）15:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M830

摘要：

报告人简介：

Prof. Jinwu Ye（Great Bay University/Mississippi State University） Prof. Ye received his Ph.D. from Yale University. Now he is a Professor at Mississippi state university.  Currently, he is a visiting professor at the newly found Great Bay university in Dongguan, Guangdong, China.  He is a condensed matter theorist  working on the interdisciplinary field of  condensed matter, quantum optics, cold atoms, non-relativistic quantum field theory, Turbulence and conformal field theory.  Recently, he has been particularly interested to explore possible deep connections among quantum/ topological phases, Sachdev-Ye-Kitaev models and quantum black holes from material’s point of views.

报告人：温丹丹，西北工业大学

时间：9月6日(周三）19:30

单位：国防科技大学合作交流处、国防科技大学前沿交叉学科学院、新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室

链接： https://www.koushare.com/lives/room/36‍9421

摘要：

随着超表面光场调控技术的迅速发展，研究人员开始探索利用超表面实现光场多参量联合调控的方法。其中，矢量全息可以对光场振幅和偏振态进行联合调控，将为光学显示、数据存储和光学加密等诸多应用提供新的实现路径。我们提出了基于超表面的连续矢量全息图的概念，并实验验证了全息图像偏振态具有随空间坐标连续变化的特点；在超表面的设计中引入达曼光栅的概念，采用单片超表面产生了多通道柱矢量光束，使其具有独立的偏振分布和均匀的强度分布；采用结构单元法，独立控制两正交偏振分量的复振幅，实现了对全息图像和偏振态分布的任意控制，增加了信息存储的维度。此外，我们将超表面与垂直腔面发射激光器（VCSEL）相集成，形成了全新的光电器件，使其可以独立地产生正交圆偏振光，并根据光电流大小判断入射光的旋向。

报告人简介：

温丹丹，西北工业大学物理科学与技术学院教授、博士生导师，国家级青年人才。2017年博士毕业于英国赫瑞瓦特大学，2017-2021年在澳大利亚墨尔本大学从事博士后研究工作。主要研究方向包：基于人工微纳结构的光场调控、信息感知和光电器件等。迄今在包括Nature Photonics, Nature Communications 等国际学术期刊上发表论文三十余篇。目前担任期刊 Chinese Optics Letters青年编委。

报告人：孙兆茹，上海科技大学物质科学与技术学院

时间：9月7日（周四）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：A楼332会议室

摘要：

碳酸无处不在，在能源、环境、生物等领域中具有重要应用。实验上发现碳酸的解离能力超过水，推测碳酸才是生命活动中最重要的质子提供者，但是CO2分子解离出质子的微观机制尚不清楚。由于水中的碳酸分子非常不稳定，实验上难以直接探测，酸度系数pKa的测量结果存在较多争议。理论上第一性原理方法可精确处理涉及断键的碳酸解离反应过程，但是计算量大；经验势分子动力学方法易于模拟大体系长时间下的变化，但是描述碳酸解离过程精度不足。我们运用机器学习方法，实现了第一性原理精度下碳酸解离过程的分子动力学模拟，模拟的时间尺度在纳秒量级，发现了丰富的碳酸分子构象变换和解离反应路径。我们发现碳酸解离过程受到水中氢键网络的影响，并给出最高效的解离路径。

报告人简介：

孙兆茹，2009年于山东大学物理学院获得学士学位，2014年于北京大学物理学院量子材料科学中心获得博士学位；2014-2018年在美国天普大学从事博士后研究工作，2018年9月加入上海科技大学物质学院开展独立研究，入选上海市青年东方学者，启明星计划。主要关注水相关体系的结构和动力学过程等，在PRL、PNAS、Nano Lett.等杂志上发表多篇论文。

报告人：陆坤权，中国科学院物理研究所

时间：9月7日（周四）14:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M楼253会议室

摘要：

电流变液（ER）由固体颗粒和绝缘液体混合而成，剪切强度在电场作用下连续可调，有广泛和重要的应用价值。报告概述了电流变液发展历程：初期的介电型电流变液，屈服强度低（只可达几kPa），不能满足应用要求；后来研究成功的巨电流变液 ( GER)，因易于磨损致使强度不断降低，也不适合应用。报告介绍一种新型的巨电流变液，在制备颗粒中引入氧空位或导体微团，产生感生偶极子主导电流变(ID-ER)效应，电流变液的屈服强度可达数百kPa，且功能不会因表面磨损而丧失。报告介绍ID-ER效应物理机制和特征，颗粒制备方法、形貌和结构表征，ID-ER流体的性质等。ID-ER流体具有屈服强度高，电流密度低，温度稳定性、耐磨性和抗沉降性好等优良综合性能。且制备方法简单，重复性好，成本低。ID-ER流体应是可实用的新一代电流变液。

报告人简介：

1964年毕业于北京大学物理系，1964-1967年中国科学院物理所研究生，1979.6-1981.10美国华盛顿大学物理系访问学者。2004年退休后，返聘于物理所，继续研究工作。1967-1999年期间从事晶体生长；1979年起进行X射线吸收谱（XAFS）、同步辐射应用、凝聚态物质原子近邻结构研究；1990年后开展液态、电流变液和颗粒物质研究；2001年开始地震原理研究。发表论文250余篇，编著（与刘寄星）：“软物质物理学导论”。近年主要研究工作：XAFS和同步辐射应用，电流变液，地震原理。

报告人：马冠聪，香港浸会大学

时间：9月11日 (下周一) 10:00

单位：北京大学物理学院

地点: 物理楼西楼464

摘要：

上世纪80年代以来，拓扑学在凝聚态等领域中的成功应用催生了拓扑物态。近年来，拓扑物态的相关概念在光、声、力等多种系统中得以广泛实现，并催生了多个研究热点。拓扑非平庸系统中最受关注的现象无疑是拓扑保护的边界态或者缺陷态。受到体能带拓扑性质的保护，这些拓扑态一般展示出顽强的鲁棒性，并可能出现单向传播等独特性质。迄今为止，绝大多数拓扑物态的研究都集中于厄米系统。此类系统中的拓扑态无一例外都是局域于体系的缺陷或边界的束缚态。近年来，非厄米物理的研究为拓扑物态提供了新的思路。在本工作中，我们利用非厄米趋肤效应，在拓扑非平庸系统中发现了完全延展的拓扑态。通过由弹簧振子构成的机械波晶格，我们成功实现了该拓扑延展态。在此基础上，我们亦成功实现了对二维系统中拓扑边界态、高阶拓扑角态的去局域化以及多样灵活的调控。延展拓扑态更可以与局域化趋肤态在能谱中共存，从而实现了“嵌入连续谱束缚态(bound state in continuum)”的反转。拓扑延展态的实现是非厄米物理和拓扑物理成功交叉的结果，不但为拓扑物态的研究开辟了新方向，而且拓宽了拓扑态的应用潜力。

报告人简介：

马冠聪，香港浸会大学物理系教授，2007年本科毕业于华南理工大学，2012年博士毕业于香港科技大学，2012-2017年分别在香港科技大学物理系和高等研究院任博士后研究员。现任香港物理协会理事会成员。研究兴趣主要集中于人工体系中的拓扑物理、非厄米物理、以及声波超材料等，在Nature, Science, Nature Photonics, Nature Physics, Nature Materials, Nature Communications, PNAS, Physical Review X, Physical Review Letters等期刊发表论文50余篇，总引用数>7000。2019年获得国家自然科学基金优秀青年科学基金项目（港澳）资助，2021年获中国科协评选为“十大科技新锐人物”，获国际声子学协会颁2021年度“青年研究者奖”，2022年获“杨振宁奖”，自2020年连续被科睿唯安列入“全球前2%科学家”。

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