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《中国基础科学》2020,(2)
作为典型的强关联电子体系,重费米子材料表现出丰富的量子基态,如反铁磁序、铁磁序、非常规超导、非费米液体、自旋液体、轨道序和拓扑态等。相比其他强关联电子体系,重费米子体系的特征能量尺度低,可以通过压力、磁场或掺杂等参量对不同量子态进行连续调控,因而是研究量子相变、超导及其相互作用的理想体系。本文重点介绍国家重点研发计划项目"重费米子体系中的演生量子态及其调控"执行两年来,在重费米子电子相图、量子相变、超导、强关联拓扑态、微观电子态等前沿科学问题上的研究进展。着重介绍了重费米子超导体CeCu_2Si_2的超导序参量,在重费米子材料YbPtBi中发现的外尔费米子激发,低载流子浓度近藤晶体中的关联拓扑电子态,以及CeTIn_5体系中的局域-巡游转变和重费米子态的微观机理研究等。这些研究成果加深了我们对重费米子体系中丰富的演生量子态及其调控的理解,为项目后期研究的凝练和深化奠定了坚实的基础。 相似文献
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<正>中国科学技术大学乔振华课题组与南方科技大学张立源课题组等合作,首次在毫米级的碲化锆材料上观测到三维量子霍尔效应,研究成果日前发表在《自然》上。霍尔效应描述了当磁场加载到金属和半导体上时电力与磁力之间的一种相互关系。1879年发现的霍尔效应这一基础理论对半导体行业意义深远,因为它是二极管发明的重要前提。1980年,德国科学家冯·克利青首次在二维体系里发现了量子霍尔效应,改变了传统学界对物态和相变的理解,并把拓扑概念引入到物理学研究中。 相似文献
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《中国基础科学》2019,(1)
关联体系中多种量子有序态的竞争催生了极其丰富的物理性质和相图,对它们的研究将加深人们对量子材料中基本现象和规律的认识。而对量子序调控机制的研究,将有可能产生新的关键技术和新原理原型器件。本综述介绍了国家重点研发计划项目"关联体系多种量子有序态的竞争与调控"执行两年来,在量子材料的自旋量子纠缠序、向列序、电荷序、轨道序、超导序和拓扑序等多种量子有序态的机理与调控研究中取得的主要进展。着重介绍发现了多种基于有机-无机杂化结构的超导体系和一系列含稀土元素的新型铁基超导体,在自旋液体中发现分数化的激发,对FeSe_(1-x)S_x中向列序与超导序相互作用和Li_(0.8)Fe_(0.2)OHFeSe表面电子结构和超导电性的研究,对重费米子体系中电子的局域行为和巡游行为的相互作用的研究,以及实现了固体离子门电压的调控技术并得到了多种体系的相图等重要发现。这些研究成果加深了我们对量子序的认识,建立了研究和控制量子序的手段,也为未来量子序的应用打下了基础。 相似文献
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《中国基础科学》2020,(1)
关联量子体系中,电荷、自旋与轨道的耦合在电子-电子相互作用驱动下产生了丰富的量子态,这些量子态在能量尺度上相近,对外界参数非常敏感,其合作或竞争导致了电荷自旋分离、赝能隙、条纹相、向列相等大量朗道费米液体理论不能解释的物理现象。本研究针对这些现象,从关联电子新材料探索、新现象和新规律的发现以及关联电子体系的实验和计算方法的发展几个方面进行研究,取得了系列重要进展。新材料方面,发现了新型铜氧化物超导体、新的Cr/Mn基超导体以及新型的量子自旋液体材料;新现象方面,发现了NbTi超导体在超高压下异常稳定的超导电性、铁基超导体的多自由度竞争以及铜氧化物的掺杂Mott绝缘体;新技术和新方法方面,建设了以能量可调的近红外至中红外泵浦太赫兹探测系统为代表的几种针对关联电子研究的实验系统,并发展了基于张量网络态的新算法针对典型强关联系统进行计算。这些进展对促进我国凝聚态物理学科的发展将产生重要推动。 相似文献
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《中国基础科学》2019,(1)
关联电子材料具有丰富的自旋序,包括铁磁、反铁磁、亚铁磁、螺旋磁序等,这些自旋序与电子轨道态、电荷空间分布等其他量子态存在强烈耦合,因而可以通过外场来实现不同自旋序的时域和空域调控。相对于存在化学界面的传统异质结构,在关联电子材料中利用外场限域调控,可以实现无化学界面的不同自旋序结构的空间可控排列,从而构筑基于同一材料的新型自旋电子器件。本项目围绕关联电子体系多量子态的调控规律展开,通过自旋电子学与量子物理、表面物理以及电介质物理的交叉,探索具有多场(磁场、电场、光场、应变场)可控性的新型关联自旋电子材料,发展新型的多场调控技术,揭示自旋序与量子态耦合机理,设计新型自旋电子器件,进而实现在同一关联电子材料中集成非挥发性自旋存储与逻辑运算功能。 相似文献
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《中国基础科学》2019,(6)
固态光学微腔与量子态组成的耦合量子体系,由于能够满足量子信息处理所要求的可扩展和可集成性,被认为是实现量子计算和量子通信的重要实验平台之一。目前该体系的研究主要围绕新型高品质光学微腔的制备、局域腔模与激子态或声子态的相互作用调控以及新型量子光电子器件的研发等方面开展。虽然该领域的研究取得了一些进展,但仍面临诸多挑战,例如量子点与微腔确定性共振耦合;光学微腔与量子态相互作用的多手段调控;多微腔共振耦合的集成与实用化的量子光源等。为了攻克这些挑战,本项目围绕"微腔与量子态的耦合"这一主题展开研究,旨在发展微腔与量子的相互作用理论,建立具有自主知识产权的数值模拟平台,同时研究高品质固态微腔的制备以及与量子体系的有效耦合调控手段,开发高性能微腔量子器件和量子芯片。 相似文献
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马约拉纳零能模是一些拓扑非平庸的固体材料中的类似马约拉纳费米子的一种准粒子。这种准粒子服从非阿贝尔统计规律,其编织操作可用于构筑拓扑超导量子比特,从而实现具有本征容错特性的拓扑量子计算。铁基超导材料是一类理想的马约拉纳零能模承载平台。其较高的超导转变温度和较大的超导能隙使得在较高温度下观测纯净的马约拉纳零能模成为可能。然而铁基超导马约拉纳平台存在由于自掺杂带来的体态不均一、涡旋阵列无序且不可控以及拓扑涡旋占比低等问题。本文介绍铁基超导材料中马约拉纳零能模研究的历史与发展,重点阐述Li Fe As中马约拉纳零能模阵列的研究进展,并对其未来研究方向进行展望。 相似文献
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外尔的统一场论及其影响 总被引:6,自引:1,他引:5
今日物理学中的规范不变性(gauge invariance)系从外尔著作中标度不变性(Eich Invarianz)英译而来,这表明了两种理论之间的亲缘关系.文章首先探讨了1920年前后外尔利用标度不变性来统一引力场和电磁场的理论方案,进而考察了物理学界(特别是爱因斯坦和泡利)对外尔理论的批判以及外尔对这类批判的回应.关于外尔理论的影响,作者强调了三点.首先,物理学界的诘难促使外尔转向"度量本质"的刻画,从而激发了嘉当G-空间概念的诞生和外尔本人在李群领域的开创性工作;其二,外尔推广联络来统一引力场和电磁场的设想是随后爱丁顿、爱因斯坦和薛定谔等人建立统一场论的思想之源;最后,在量子力学诞生之后,外尔理论以一种修正的形式获得了全新的含义,这就是外尔本人所阐明的局域相位变换原理. 相似文献
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外尔与黎曼几何的拓展 总被引:3,自引:1,他引:2
在一手文献的基础上,重点考察了外尔1917-1923年间对黎曼几何的系统阐述和重大推广,包括内蕴地定义仿射联络、建立“纯粹无穷小几何”、引入投影和保形结构,以及对“度量本质”的群论分析。外尔的这些推广,尤其是他的“纯粹无穷小几何”以及对“度量本质”的分析,由于没有进入当代微分几何的标准语汇之中,今天已然隐退到历史的幕后了。但是,外尔的这些工作是从黎曼几何过渡到纤维丛理论的一个重要环节,同时也是外尔从分析学转向李群理论的主要动因。 相似文献
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作为一种典型的受限小量子体系,二维量子体系具有丰富的物理规律和新奇的物理效应,是探索低维物理和开展量子调控的理想材料体系。本文重点介绍新型小量子体系的理论研究和计算模拟,二维新型材料体系的构筑、物性探测与调控,新型理论计算方法和前沿实验技术的开发等方面的研究进展。在理论方面,发现二维材料激发态的普适性规律,揭示拓扑/超导体系中的演生超对称,发展第一性原理非线性光学计算方法;在实验方面,在铁基超导薄膜的制备和量子序的研究、准晶石墨烯的电子结构和石墨烯的手征对称性破缺的实现、氧化物薄膜及二维材料的离子调控等方面取得重要进展,并发展高分辨扫描超导量子干涉器等。这些原创性科学研究加深了人们对复合二维量子体系丰富量子态和新奇物理现象的理解,增强了我国在小量子体系制备、物性探测与调控方面的国际影响力。 相似文献
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作者根据自然辩证法的认识论方法论提出了固体材料受载这一普遍现象的本质是材料物质属性中固有结构与损伤之间的矛盾过程。本文揭示了固有结构与损伤之间的矛盾在材料受载分析中的主导作用,即事物发展的内因,而作用力是外界条件。实验结果与上述矛盾双方的对立统一、量质互变及否定之否定的普遍规律完全一致。据此,针对当代固体力学以构建材料物质属性本构方程为出发点的思维体系,作者提出了损伤状态优先原则(doctrineofdaImgestatepfionW,DDSP)。实验结果验证DDSP不但可以解决认识过程中出现的所谓“多相物理与多尺度耦合”所带来的难题,同时揭示了材料、材料受载事件的物质本质。通过本文,作者也阐述了自然辩证法的认识论方法论,在更深程度上认识材料和认识材料受载问题中的不可忽视的指导意义。 相似文献
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《中国基础科学》2019,(1)
量子自旋液体是量子磁性系统中的新型物质形态,一般认为这种新物态源于阻挫相互作用。由于强烈的量子涨落导致基态呈磁无序状态,其低能激发不是通常的自旋波,而是分数化的自旋子和演生的规范涨落。经过几十年的积累,量子自旋液体在分类理论、数值计算和材料合成、物性测量等方面取得了丰富的成果。在国内,实验方面在三角晶格上的自旋轨道耦合材料YbMgGaO_4、笼目晶格上的材料ZnCu_3(OH)_6FBr和ZnCu_3(OH)_6FCl、六角晶格上的Kitaev材料α-RuCl_3等阻挫系统的研究中取得突破性进展,部分达到国际领先水平;理论方面,在计算笼目格子海森堡模型的基态、刻画具有自旋轨道耦合的阻挫模型的相图、构造非对易自旋液体模型、建立自旋液体低能有效理论等方面也取得重要进展。由于强关联系统的复杂性,自旋液体领域仍然有很多重大问题尚未完全解决。另一方面,鉴于这一领域的重要性,我们需要集聚力量、协同合作,在材料、实验和理论上取得新的突破,推进相关领域的持续性发展。 相似文献
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本研究利用低温扫描隧道显微镜研究了吸附在超导体表面上的磁性杂质诱导的束缚态。通过提高扫描隧道谱的能量分辨率,可以观察到对应于不同角动量散射通道的多重束缚态。该工作提供了一种探测单个自旋态以及研究磁性与超导相互竞争等的灵敏实验手段。 相似文献
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科学实验推进了客观实在论——关于"薛定谔猫佯谬"的哲学研究 总被引:1,自引:0,他引:1
“薛定译猫佯谬”表面看似一个量子力学哲学问题,实际上涉及到科学哲学研究中一些基本哲学问题之争,如主观论与客观论之争、实在论与反实在论之争。近年来,“薛定谔猫佯谬”的实验研究新进展,使得死活叠加的薛定谔猫纠缠态及其退相干效应,不再是可争论的而是可观察的物理世界的行为,从而推进了长期围绕量子理论在不同哲学流派中展开的哲学基本问题之争的研究。 相似文献