自旋流探测的实现途径

自旋电子学是当前凝聚态物理中新兴的研究领域，目的在于利用电子的自旋自由度实现新一代更高性能的电子元件和信息技术。在自旋电子学的研究领域中，有许多基础的物理问题，例如如何在材料中实现自旋注入、自旋控制和自旋检测。中科院物理所北京凝聚态物理国家实验室（筹）王永、夏钶与中科院理论物理所苏肇冰和北京大学马中水合作，从包含有Dirac场和Maxwell场的相对论拉氏密度出发，基于Noether定理，系统严格地研究了与自旋相关的非相对论近似下的守恒流，对上述问题做出了有益的探讨。     

利用纳米碳粉掺杂有效提高MgB2超导材料的的临界电流密度

自旋电子学的目标在于用电子的自旋代替传统的电荷作为信息的载体。自旋流在自旋电子学中是描述自旋输运的至关重要的概念。如何正确定义自旋流是一个有基本意义的理论问题。早期的理论研究一般将自旋流简单地定义为自旋算符与电子速度的乘积，类比于电流是电子电荷与电子速度的乘积。然而，这种定义忽略了自旋与电荷的根本不同：在一般系统中，自旋并不守恒。这个问题在最近的关于自旋霍耳效应的研究中变得特别突出：自旋霍耳效应所赖于产生的自旋-轨道耦合让电子自旋有内禀的量子演化，而传统定义的自旋流并不能与实验观测的自旋积聚直接关联。     

大脑前扣带皮层神经元的NR2B受体在恐惧记忆形成中的作用

中科院物理所北京凝聚态物理国家实验室（筹）方忠和姚裕贵，利用第一性原理方法计算了半导体和简单金属的自旋霍耳电导率，发现内秉自旋霍耳电导率具有丰富的符号变化，这一点与外秉自旋霍耳效应有着本质上的不同，这个属性有可能被用于分辨自旋霍耳效应的内秉和外秉机制。他们并预言简单金属钨和金具有较大的自旋霍耳效应且符号相反，同时发现强散射并不会抑制这两种金属中的自旋霍耳效应，也就是说在强散射情形下自旋霍耳电导率仍然具有较大的值，这使得它们有可能是一种潜在的可应用于自旋电子学器件中的材料。     

超大磁电阻亚锰酸盐金属-绝缘体一级相变的普适性

信息技术的不断发展,促使人们不断地去研究和探索更高密度的信息存储介质和更快速的读写材料。随着金属多层膜、磁性隧道结等人工微结构材料中巨磁电阻(GMR)和钙钛矿氧化物中超大磁电阻(CMR,或称庞磁电阻)的发现,以研究、利用和控制电子自旋极化输运特性为主要内容的自旋电子学     

利用磁双势垒隧道结测量电子自旋-翻转长度

中科院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室（筹）韩秀峰研究组与美国橡树岭国家实验室张晓光及北京工业大学张泽合作，发展出一种利用纳米尺度的自旋电子学器件有效观测长度达微米量级的自旋翻转的新方法。他们通过比较用同种材料和相同工艺制备出的高质量单势垒和双势垒隧道结的隧穿磁电阻来有效获取自旋翻转的信息，发现在4．2K温度下，位于双势垒隧道结两个双势垒层中间的厚度小于一个nm的超薄Cu层中，测出电子自旋翻转的长度可达到1—2μm的量级，这个自旋翻转的长度比Cu层本身厚度大干倍以上，并且这个自旋翻转长度与声子对电子的散射相关。     

关联电子材料的自旋态限域调控与自旋电子器件应用研究进展

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。     

自旋电子材料

固体中的电子既是电荷的载体，又是自旋的载体。现有的信息技术分别利用半导体的电子电荷特性制造微电子器件，进行信息处理和运处；利用铁磁材料的电子自旋来进行信息存储。     

张首晟：永不消逝的华人科学之光

美国华裔科学家张首晟被公认为当代最杰出的物理学家之一。张首晟出生于中国上海的一个知识分子家庭，曾先后在德国和美国等地攻读研究生，1993年之后开始在斯坦福大学任教。他从很年轻的时候就在高温超导、拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应等领域取得了一系列突破，并获得了很多国际大奖。考察像张首晟这样一位特立独行的跨界科学家，有助于揭示体制、社会与科学家之间的复杂关系。     

研究简讯

利用多量子相干实现无消相干子空间量子消相干效应是量子信息处理中的重要问题,也是实现量子计算的主要障碍之一,而无消相干子空间(DFS)是一种克服或减小消相干效应的有效方法。中科院武汉物理与数学所波谱与原子分子物理国家重点实验室魏达秀等在973计划项目“量子通信与量子信息技术”的支持下,提出了用二维核磁共振(NMR)技术和多量子相干实现无消相干子空间的新理论,创造性使用甲基的对称性产生无消相干的Li ouville空间中的自旋态,给出了一种区分磁等价的核自旋和建立无消相干子空间(DFS)的新方法,并在实验上验证了该DFS的避错能…     

具有高磁场灵敏度的磁性隧道结及其线性输出磁敏传感器的研究

1项目概述1．1项目背景近年来，作为凝聚态物理领域一个新兴的研究方向——自旋电子学，已持续20年成为凝聚态物理的一个焦点研究方向。同时以巨磁阻GMR、隧穿磁电阻TMR为代表的自旋电子学新材料、新结构及新器件的应用，已成为纳米材料和技术迅速转化为高科技产业的两个典型范例。     

0.1meV能量分辨率扫描隧道谱的发展及其在单自旋态探测中的应用

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。     

利用小分子干扰RNA预防和治疗SARS恒河猴实验取得进展

吸附在Au（111）表面的钻酞菁分子中心的二价钻离子的局域磁矩完全消失，不表现出近藤效应。中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）侯建国和杨金龙研究组，利用扫描隧道电子显微镜探针施加电压脉冲，切除了钴酞菁分子的8个氢原子，并使钴酞菁分子以化学键的形式结合在Au（111）表面上。结果发现，在这个人造分子上钴离子的局域自旋态被恢复，而且在费米面附近出现了明显的近藤效应。     

量子自旋阻挫体系与量子自旋液体

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。     

高效按需可控量子光源的研究进展

量子光源是微纳光电子集成芯片和量子信息技术不可或缺的关键光子器件,其低效率和量子态（如自旋态和角动量态）难以按需调控而极大地制约了量子光源的实际应用,实现高效按需可控量子光源一直是该领域需要应对的重大挑战。目前,基于量子点的确定性量子光源为解决以上挑战提供了有效的解决途径。本文对提高量子点量子光源效率,调控其轨道角动量量子态、自旋量子态等维度的研究进行总结,为加速我国量子光源在量子信息处理中的研究及实用化进程提供参考。     

利用最优动力学解耦保持固态系统中电子自旋相干性

将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想,而实现这一梦想的关键挑战之一就是如何解决量子体系的退相干问题。如何在一个真实物理体系中保持量子相干,减小环境带来的退相干影响是量子信息和量子操控研究的基本前提和首要任务。近年来,一种被称为动力学解耦的有效对抗退相干效应的策略被提了出来,它是通过一串精心设计的微波脉冲序列来反复翻转电子自旋,从而有效地消去电子自旋与环境中核自旋之间的耦合,保护电子自旋的量子相干性。动力学解耦另外一个突出优势就是它可以很自然地与其它要实现的功能集成起来,如实现高精度的量子逻辑门。由于自旋反转难免会有错误发生,为达到最优效果,最近理论物理学家提出了所需脉冲数目最小化的最优动力学解耦序列和方案。然而在真实固体体系中,最优动力学解耦的可行性和有效性尚未得到实验验证。本研究通过选择合适的固体量子体系,利用精巧的脉冲控制(最优动力学解耦序列),使体系中环境对电子量子比特的不利影响被降到最小,从而大大减少量子体系中量子信息的流失,证明了这一技术的有效性,并成功厘清各种退相干机制在此类固体体系中的影响。     

矿用隔爆型移动变电站

一、主要技术内容 矿用隔爆型移动变电站,主要有三个组成部分:(1)高压负荷开关箱(高压电缆连接器);(2)矿用隔爆型干式变压器;(3)低压馈电开关.该产品主机干式变压器的铁芯材料选用了优质冷轧电工硅钢片,利用冷轧硅钢片晶粒取向导磁材料各向异性的导磁原理,使主磁通形成的闭合回路与导磁材料硅钢片的轧辗方向一致,充分利用了晶粒取向的导磁优势.绕组选用了绝缘强度较高的NOMEX-410纸包线,结构采用圆筒式,机械强度高,工艺先进,使它的绝缘水平达到了国际IEC标准的要求.     

欧盟提出行动计划以保持在纳米技术的前沿地位

纳米技术在原子和分子水平的应用带来了一系列的效益，包括更有效地传输药物、治疗疾病、更快的计算机处理器和更有效率的太阳能电池。欧盟委员会日前宣布，它试图通过安全和负责任的方式，使欧洲保持在快速发展的纳米技术领域的前沿地位。欧盟委员会为此提出了一个行动计划，建议采取措施在国家和欧洲的范围内加强在这一领域的研究，并开发有用的产品和服务。     

BESⅢ上粲偶素自旋单态的实验研究

由于产额较低和探测困难,人们对粲偶素自旋单态(ηc(1S)、hc(1P)和ηc(2S))的认识要远比自旋三重态差.虽然第一个粲偶素的发现是在近40年以前,对粲偶素自旋单态比较精确的测量结果都是最近做出的.北京谱仪(BESⅢ)于2009年采集了1.06亿ψ(3686)事例,对以上粲偶素自旋单态进行了研究:精确测量了ηc(1S)的共振参数,发现了ηc(1S)振幅与连续态振幅之间的干涉效应,成功解释了ηc(1S)共振曲线不对称现象;首次测量了ψ(3686)→π0hc(1P)的跃迁几率、hc(1P)→γηc(1S)的跃迁几率以及hc(1P)的衰变总宽度,并提高了hc(1P)质量的测量精度;发现了粲偶素的磁偶极跃迁ψ(3686)→γηc(2S),并确定了其跃迁几率.这些结果为理解粲偶素能谱及共产生和衰变机制提供了关键数据.     

纳米尺度下磁性隧道结的优化、制备、表征、探测及相关器件的初步研制

在非晶氧化铝（Al—O）势垒自旋阀式磁性隧道结（MTJ）和单晶氧化镁MgO（001）势垒赝式自旋阀式磁性隧道结中，室温下其隧穿磁电阻效应（TMR）分别可以达到81％和604％。     

地磁尾三维磁重联结构中磁零点的观测证据

磁重联是等离子体中的基本物理过程之一，在地球空间暴（磁暴、磁亚暴）和太阳风暴（包括耀斑、日冕物质抛射等现象）等能量爆发过程中起着关键性的作用。磁零点是磁重联的发生点，磁力线在此断开和重新联接。理论上磁零点是一个磁场为零的孤立奇异点，在三维空间的测度为零，迄今还没有其存在的直接观测证据。北京大学地球与空间科学学院濮祖荫领导的“双星-Cluster”国际合作研究小组（包括中科院国家天文台、北京大学、大连理工大学、中科院空间科学与应用研究中心、中科院等离子体物理研究所以及美国、德国、英国、法国、荷兰合作者），基于Cluster卫星的四点观测数据，利用微分拓扑学的方法，首次观测到磁零点存在于磁重联中心区域。他们发现磁零点周围的磁力线存在螺旋结构，