能谷工程、超强激光、自旋电子学、超统一场论 | 本周物理讲座

中国物理学会期刊网 2023-03-22

报告人：何攀，复旦大学

时间：3月21日（周二）10:00

单位：清华大学物理系

地点：理科楼C302报告厅

摘要：

So far, exotic transports arising from time reversal or spatial inversion symmetry breaking have been studied mainly in linear regimes. Nonlinear electric transports, which contain different information than their linear counterparts, have recently attracted increasing interest in homogeneous materials without conventional p-n junctions. In particular, the second-order nonlinear transports have been widely studied in quantum materials with broken inversion symmetry, including nonlinear magnetoresistance and nonlinear Hall effect. In this talk, I will first present our discovery of a spin-dependent nonlinear magnetoresistance，which allowed us to detect a three-dimensional spin texture in momentum space by transport measurements. In the second part, I will present our recent work on nonlinear Hall effects. We discovered the nonlinear planar Hall effect, arising from the conversion of nonlinear spin current to charge current under the action of a magnetic field. We demonstrated the nonlinear Hall effect at zero magnetic field due to skew scattering of chiral electron wavefunction4, and observed a giant nonlinear Hall conductivity in the graphene moiré superlattice5. If time permits, I will present some of our ongoing work.

报告人简介：

何攀，青年研究员，博士生导师。2008年在上海大学物理系获学士学位，2014年在复旦大学物理学系获博士学位。2014-2015年在法国国家科学研究中心从事博士后研究；2015-2020年在新加坡国立大学任研究员/高级研究员；2020年9月加入复旦大学微纳电子器件与量子计算机研究院工作至今。入选国家青年人才计划和上海市海外高层次人才计划。何攀研究员长期从事磁性和自旋电子学的实验研究，近期的研究兴趣是非线性量子输运。目前在Nature Physics，Nature Nanotechnology，Physical Review Letters，Nature Communications等学术期刊上共发表论文30余篇。

2 二维材料半导体器件的能谷工程

报告人：王肖沐，南京大学

时间：3月21日（周二）12:00

单位：江苏省物理学会

会议链接：https://www.koushare.com/lives‍/room/141000

摘要：

能谷指能带色散关系中的极值点，作为一种新的自由度，可用于承载信息。基于能谷自旋自由度的谷电子学，是后摩尔时代半导体发展的一个新兴技术，有望用于解决先进CMOS工艺尺寸微缩遇到的瓶颈。尤其是破缺中心对称性的二维材料，由于其布里渊区边缘能量简并但不全等的两个能谷，具有相反的贝利曲率，可以使用电场直接调控，特别适合于构建量子器件。本报告介绍课题组今年来能谷电子学方向的相关进展。首先讨论能谷霍尔效应，手性纳米天线和元激发能谷极化等技术手段。进而展示可在常温下实现谷信息的产生，传输，探测和控制等全套功能的固态晶体管器件和全Stokes集成偏振仪器件。最后，报告讨论相关贝利曲率极化方法用于强关联量子材料拓扑性质的探索。

报告人简介：

王肖沐，南京大学电子科学与工程学院教授，主要从事低维半导体光电器件及器件物理的研究。2012年获香港中文大学博士学位，此后于剑桥大学和耶鲁大学从事博士后研究。2016年入选海外高层次人才青年项目，入职南京大学。在Science，Nature系列等期刊发表SCI学术论文70余篇。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等科研项目10余项。获教育部自然科学二等奖，求是杰出青年科技奖等。

3 超强激光脉冲压缩与单发测量

报告人：刘军，张江实验室

时间：3月21日（周二）14:00

单位：中科院物理所

地点：怀柔园区X1南楼101会议室

腾讯会议：841 784 111

会议密码：0321

摘要：

超强超短激光（简称超强激光）是当前拓展人类对物质世界认知的最强有力的科研工具之一。由于可以产生极端的超高温、超高压、超高电场和磁场等特性，利用超强激光既可以研究细到亚原子以致真空的基本物理特性，也可在实验室研究大到宇宙中的超新星爆发等重大前沿基础科学问题。本报告将主要介绍我们近来为解决数十拍瓦及以上超强激光的光栅损伤难题，而提出的“压缩器内部分束”和系列“分步压缩器MPC”新方法，以及在解决时域对比度单发测量等方面取得的一些成果。

报告人简介：

刘军，张江实验室研究员，博士生导师，主要从事超强超快激光及光学测量技术研究。2007年在中科院上海光机所获理学博士学位；2007.3-2011.7在日本电气通信大学先后任博士后和助理教授；2011.8-2022.4在中科院上海光机所任研究员，博士生导师。曾入选国家海外高层次青年人才计划，获上海市青年五四奖章和上海市优秀学术带头人等荣誉。已发表SCI论文100余篇，获授权发明专利20余项，主持完成基金委国家重大科研仪器研制项目、科技部国家重点研发计划项目、中科院装备研制项目、863计划项目等重点项目。

4 核物理和强子物理前沿概览

报告人：邹冰松，中国科学院理论物理所

时间：3月21日（周二）14:00

单位：中国科学院、国家自然科学基金委员会、国际理论物理中心（亚太地区）、中国科学院理论物理研究所、国科大杭州高等研究院、中国科学院大学、复旦大学、蔻享学术

会议链接：https://www.koushare.com/lives/room‍/125816

摘要：

原子核和强子是由强相互作用决定的物质微观结构的两个基本层次。强子是能从物质中分离出来的、已观测到具有内部结构的最小单元。我将简要介绍核物理和强子物理研究的基本问题、前沿现状和一些最新进展。

报告人简介：

邹冰松，中国科学院院士，中科院理论物理所研究员。1984年毕业于北京大学技术物理系。1987年在中国科学院高能物理研究所获硕士学位，1990年在中国科学院理论研究所获博士学位。1990年至1992年在瑞士国立粒子物理核物理研究所PSI做博士后；1992年至1998年受聘于伦敦玛丽女王大学，在英国国立卢瑟福实验室工作。于1997年入选中国科学院“百人计划”、第一批“知识创新工程引进国外杰出人才”，1998年回国在中科院高能所理论室任研究员，2012年至今任中科院理论物理所研究员。2021年当选中国科学院数理学部院士。现为中国科学院大学兼职教授，西班牙瓦仑西亚微粒物理研究所IFIC国际科学顾问委员会委员，国际专业核心期刊 Nucl.Phys.A 负责强子物理部分的责任主编（Supervisory Editor）。主要从事强子物理研究，已在国内外学术期刊上发表论文6百余篇，他人引用万余次。

5 磁约束核聚变

报告人：万宝年，中国科学院合肥物质科学研究院

时间：3月21日（周二）15:00

会议链接：https://www.koushare.com/lives/room‍/125816

摘要：

聚变能安全、清洁、资源丰富，是人类追求的理想能源。经历了艰难的探索研究，磁约束途径实现可控聚变能的科学可行性在托卡马克上得到验证，推动了一系列的科学技术突破，催生了国际热核聚变实验堆（ITER）的建设。ITER将是人类首次在电站功率水平上演示托卡马克作为聚变能源堆的科学技术可行性。报告将简要介绍磁约束聚变等离子体基本概念和一些重要的科学技术进展，以及对科学、技术发展和应用的推动作用。

报告人简介：

万宝年，研究员，中国科学院院士。中国科学院合肥物质科学研究院、等离子体物理研究所首席科学家。长期从事磁约束聚变等离子体物理研究。带领团队依托我国超导托卡马克装置解决了一系列制约托卡马克高约束稳态运行的关键科学技术问题，探索出了基于射频波加热和电流驱动的、长脉冲高约束稳态运行模式。获中科院杰出科技成就奖、国家科技创新团队和科技进步一等奖等，发表论文350余篇。

6 New Paradigms in Heavy Transition Metal Molecular Magnetism

报告人：Dr. Qiang Chen，McMaster University

时间：3月22日（周三）10:00

单位：中科院物理所

腾讯会议：662-669-755

会议密码：0322

摘要：

Heavy transition metal molecular magnets exhibit a range of intra-cluster interactions due to the interplay between Hund’s coupling and orbital hopping, which is enhanced by the spatially extended d-orbitals in 4d/5d transition metals. This inter-site hopping effect can dominate in these cluster magnets, leading to new spin liquid candidates, low-lying spin state transitions, and large zero-field splitting that may result in single molecule magnets with incredibly high blocking temperatures. In this talk, I will present my recent work on heavy transition metal molecular magnets, including experimental and theoretical criteria for establishing their electronic ground states, orbital selectivity at the molecular level, and the exotic collective magnetic properties that can be realized in these materials. My research involves neutron spectroscopic and diffraction studies, as well as measurements of dc and ac magnetic susceptibility, specific heat, and μSR. Specifically, I will discuss the magnetic properties of two common structures of heavy transition metal molecular magnets: the 6H-perovskite ruthenates Ba3ARu2O9 (A = Ca, Y, In, Lu, La, Ce), which feature ruthenium dimers, and several molybdenum trimer-based molecular magnets with [Mo3]11+ building blocks.

报告人简介：

Dr. Qiang Chen is a postdoctoral fellow at McMaster University. He earned his PhD in 2020 from the University of Tennessee, Knoxville, under the supervision of Prof. Haidong Zhou and co-supervision of Dr. Adam Aczel from ORNL. Dr. Chen’s research is focused on using advanced x-ray and neutron techniques to study strongly correlated materials, as well as designing, growing, and characterizing novel materials with unusual magnetic properties. His recent research interests include: (1) emergent phenomena in 4d/5d transition metal oxides arising from the competition between comparable energy scales, (2) CDW and superconductivity, and (3) the stripe phase order in high-Tc cuprates.

7 超统一场论的基础——宇宙和物质起源与时空和引力本质

报告人：吴岳良，中国科学院理论物理研究所

时间：3月22日（周三）15:00

单位：中国科学院理论物理研究所

地点：理论物理所南楼6620会议室

摘要：

寻求自然界基本相互作用力和基本粒子的统一已成为21世纪最具挑战性的科学前沿。《超统一场论的基础》打破爱因斯坦基于纯粹几何时空观建立统一理论的途径，而是另辟蹊径，从一个自然且简单的物质和运动观念出发，即：宇宙是由基本构造块组成，而基本构造块总是在不断地运动和变化，且遵循简约的自然法则。由此，提出基于最大相干运动原理的最大局域纠缠量子比特运动原理以及标度和规范不变原理作为其基本指导原则，突破所谓的此路不通定理（No-Go Theorem），创建造循引力量子场论的超统一场论，使我们能理解和回答一系列长期存在的基本科学问题，包括：为什么自然界的基本构造块呈现为纠缠的量子比特旋量场？自然界的基本对称性是怎样产生的？非齐次超自旋规范对称性是如何支配自然界的所有基本相互作用力？引力和时空的本质是什么？时空维度究竟是多少以及能否对时空维度和量子比特旋量场进行分类？为什么我们现在生活的宇宙呈现为一个四维时空？为什么有不止一代的轻子和夸克家族？早期宇宙是如何起源和产生暴胀的？暗物质属性和暗能量本质是什么？

8 自旋电子学材料、物理及其应用

报告人：王开友，中科院半导体所

时间：3月23日（周四）15:00

单位：北京大学物理学院

地点：物理大楼中212会议室

摘要：

自旋电子材料展现出丰富的物理特性，自旋轨道耦合是凝聚态物理和量子力学研究中的重要内涵，利用电子自旋来进行信息的存储和处理具有高速、非易失、抗辐射等优点，可能为未来信息技术的发展提供重要的解决方案之一。本报告中将介绍几类典型的自旋电子材料，自旋电子调控的物理原理，尤其是电学方法对磁性材料和器件自旋翻转的调控，并展示了自旋电子器件的可能应用。展望下一代自旋信息器件物理和应用的机遇与挑战。

报告人简介：

王开友，中科院半导体所研究员，中国科学院大学岗位教授，现任半导体所学术委员会主任、半导体超晶格国家重点实验室主任，中国物理学会理事，半导体物理专业委员会主任和多个专业委员会委员，2012年获得“国家杰出青年基金”资助，曾入选 “中青年科技领军人才”和万人计划“领军人才”，和 “国家有突出贡献中青年专家”。2005年于英国诺丁汉大学天文物理学院获得哲学博士学位，曾在波兰科学院物理所、英国剑桥大学、丹麦玻尔研究所访问或工作，2009年入选中国科学院“百人计划”加入中国科学院半导体研究所，长期从事自旋电子学及半导体微纳器件方面的研究，并取得了一系列有一定影响力的研究成果，迄今发表了包括Nature Materials, Nature Physics, Nature Electronics, Physical Review Letters 等在内的科技论文130多篇，引用7000多次，授权了15个国内外发明专利（含4个美国专利），并获得多个国内外奖励。

9 Relativistic Jet Simulations and Modeling on Horizon Scale

报告人：Yosuke Mizuno，SJTU

时间：3月23日（周四）15:30

单位：北京大学物理学院

地点：KIAA-Auditorium

摘要：

Relativistic jets are launched in the vicinity of the central black holes and emit powerful radiation across the electromagnetic spectrum. According to our current understanding, relativistic jets are launched by directly tapping the rotational energy of spinning black holes via the so-called Blandford-Znajek process. In addition to the spin of the black hole, numerical simulations showed the amount of accreted magnetized flux has a major impact on the formation of relativistic jets. We have investigated the radiative signatures of self-consistently launched relativistic jets using 3D general relativistic magneto-hydrodynamical simulations and general relativistic radiative transfer calculations in horizon scale to the connection with large-scale structure. We discuss our findings and comparison with observations.

报告人简介：

Yosuke Mizuno is T.D. Lee Fellow and Associate Professor at Tsung-Dao Lee Institute in Shanghai Jiao Tong University. He obtained a Ph.D. from Kyoto University in 2004. He was a postdoc at the Department of Astronomy, Kyoto University, Japan (2004-2005), NASA postdoctoral program fellow at NASA Marshall space flight center, USA (2005-2008), a research scientist at the University of Alabama in Huntsville, USA (2008-2011), an associate research scholar at National Tsing-Hua University, Taiwan (2011-2014), and research associate at Goethe University Frankfurt, Germany (2014-2020). He joined Tsung-Dao Lee Institute on October 2020. He was a Theory & Simulation Working Group coordinator on the Event Horizon Telescope collaboration from 2017 to 2022. He has worked on relativistic astrophysics, plasma astrophysics, and high-energy astrophysics by using numerical simulations.

10 高重复频率X射线自由电子激光装置超快激光系统和飞秒同步系统研发计划和进展

报告人：吴国荣，中国科学院大连化学物理研究所

时间：3月24日（周五）10:00

单位：中科院物理所

地点：广东省东莞市松山湖国际创新创业社区A1栋202会议室

腾讯视频会议号：764 293 4195

密码：111111

摘要：

超快激光系统是高增益型的自由电子激光装置，尤其是外种子型的自由电子激光装置的核心子系统，包括驱动激光、加热激光、种子激光、实验站激光、束流测试、FEL脉冲到达时间诊断等。飞秒同步系统为整个自由电子激光装置提供飞秒精度的时间参考信号和同步，最先进的飞秒同步系统是基于飞秒激光技术。超快激光系统和飞秒同步系统在很大程度上影响自由电子激光装置的性能和长期运行稳定性。基于低温超导射频技术的高重复频率自由电子激光装置对超快激光系统和飞秒同步系统提出了巨大的挑战，对于超快激光系统，需要同时具备高平均功率和高脉冲能量，同时要满足自由电子激光用户装置长时间稳定运行的需求，将需要采用最前沿的超快激光和非线性光学技术，也会面临大量的研发工作。

在这个报告里面，我将会详细的介绍面向高重复频率自由电子激光装置的超快激光系统和飞秒同步系统的研发计划和进展，同时也会分享如何建设一台长时间稳定运行的复杂超快激光系统的一点思考。

报告人简介：

吴国荣，研究员，博士生导师。1998年毕业于中国科学技术大学化学物理系，获得学士学位；2005年获得中国科学院大连化学物理研究所博士学位；2005年至2007年在中国科学院大连化学物理研究所任助理研究员；2007年至2008年在加拿大女王大学从事博士后研究；2008年至2011年进入加拿大国家科学研究院担任助理研究员；2011年至今在中国科学院大连化学物理研究所工作，全程参与了大连相干光源的设计和建设工作，负责超快激光系统和飞秒同步系统。

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