2025-01-22
依托综合极端条件实验装置，在钴基三角晶格量子磁性材料中，发现了兼具固体和超流体特征的新奇量子物态—自旋超固态，这是首次在固体物质中给出超固态存在的实验证据。
2025年1月22日上午，由中国科学院、中国工程院主办的“两院院士评选2024年中国/世界十大科技进展新闻”在江苏省南京市揭晓。“我国研究人员为无液氦极低温制冷提供新方案”入选2024年中国十大科技进展新闻。中国科学院物理所孙培杰、项俊森，中国科学院理论物理所/中国科学院大学苏刚、李伟，以及北京航空航天大学金文涛等联合团队，依托综合极端条件实验装置，在钴基三角晶格量子磁性材料中，发现了兼具固体和超流体特征的新奇...
2025-04-11
研究团队基于多组分气体协同刻蚀技术，设计并加工出基于铌酸锂纳米孔结构的非线性超透镜，实现了将近红外光束频率上转换到紫外波段同时聚焦的功能。近期，他们发现了铌酸锂双折射导致的新现象，即由非手性结构产生手性光学响应。
近年来，铌酸锂单晶薄膜制备技术的突破极大地推动了铌酸锂晶体在光学超表面等微纳光学器件中的重要应用。但是，铌酸锂晶体的高硬度和化学性质不活泼等特性给微纳加工带来巨大挑战；另外，常规的光学超表面制备材料多局限于各向同性材料，而各向异性铌酸锂晶体的双折射特性尚未在光学超表面领域实现系统性探索。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心微加工实验室李俊杰团队长期聚焦于微纳光子学器件加工、设计及功能...
2025-04-09
研究团队提出了反常霍尔角的双变量数学模型，根据电导率及电阻率的张量转换，首次将反常霍尔角表达为纵向电阻率与反?；舳绲悸手暮?。
磁性材料的反?；舳湓诵в丛从谀艽谫鞴毕准霸又释赓魃⑸洌渲匾瘟糠闯；舳谴碜菹虻缌髅芏惹嵯蚍闯；舳缌髅芏鹊哪芰?。大反常霍尔角在反?；舳糯小⒆孕缱友Т懦敕确矫娣⒒庸丶饔?。过去70年来，反?；舳浅て诖τ?.1~3°(0.2%~5%)的较低水平，且缺乏调控模型和实验方案，导致反?；舳庖恢匾锢硇вΤて诓荒艿玫接行вτ?。近年来，本征磁性拓扑材料的发现为研究自旋相关拓扑物态和物性提供了材...
2025-04-02
研究团队通过系统的实验测量与理论计算，在KV2Se2O中揭示了金属性室温交错磁体的存在，并阐明了其独特的d波自旋–动量锁定特性及自旋密度波转变。
作为一类新型磁性材料，交错磁体的核心特征在于零净磁化强度和动量依赖自旋劈裂的能带结构，突破了传统铁磁体与反铁磁体的分类框架。角分辨光电子能谱（ARPES）测量首先在半导体材料MnTe和MnTe2中观测到自旋劈裂的能带结构，实验上确认了交错磁体的存在。相比之下，金属性的交错磁体不仅为研究低能准粒子激发提供了独特的平台，同时在自旋电子学应用方面具有巨大潜力。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心EX7组、T...
2025-03-26
研究团队首次合成和发现的BiH4高温超导体，不仅刷新了分子型氢化物超导体的Tc纪录，也为设计合成更多样的氢化物高温超导体提供了新思路。
近期，高压下发现的系列富氢化合物高温超导体刷新了超导材料临界温度(Tc)的最高纪录，开辟了高温超导研究的新方向，成为目前凝聚态物理领域的研究前沿热点。目前，已合成的氢化物高温超导体主要分为两大类，即以SH3为代表的共价键型氢化物和以LaH10为代表的氢笼型化合物（其中氢原子以共价键形成笼型网络结构），而被广泛研究的分子型氢化物由于H2分子单元对费米面附近态密度贡献很小，尚未发现高温超导电性。最近，中国科学院...
2025-02-26
镍基超导体是继铜基和铁基之后又一个重要的高温超导家族。镍氧化物与铜氧化物具有类似的晶体结构和电子构型，为高温超导机理研究提供了新的平台。2023年中国科学家首次发现双镍氧层钙钛矿La3Ni2O7单晶在14 GPa压力下出现高达80K的超导电性，引起了国内外同行的广泛关注。该材料在常压下不具备超导电性，但可能存在两个类密度波相变。研究La3Ni2O7类密度波相变在压力下的演化过程可以为理解镍基超导电性的起源以及超导机理提供关键信息。
镍基超导体是继铜基和铁基之后又一个重要的高温超导家族。镍氧化物与铜氧化物具有类似的晶体结构和电子构型，为高温超导机理研究提供了新的平台。2023年中国科学家首次发现双镍氧层钙钛矿La3Ni2O7单晶在14 GPa压力下出现高达80K的超导电性，引起了国内外同行的广泛关注。该材料在常压下不具备超导电性，但可能存在两个类密度波相变。研究La3Ni2O7类密度波相变在压力下的演化过程可以为理解镍基超导电性的起源以及超导机理提供关...
2025-01-20
随着氦气资源的日益短缺以及低温制冷在空间应用、量子技术和前沿科学研究中的广泛应用，低温制冷技术的重要性不断增强。绝热去磁制冷技术（Adiabatic Demagnetization Refrigeration，ADR）基于材料的磁热效应（Magnetocaloric effect，MCE），提供了无需使用稀缺3He、4He达到亚开尔文温区的有效解决方案。其中，材料的磁熵变（ΔSM）是驱动ADR的关键因素。为使材料的磁熵变更接近理论值ΔSM=nRln(2J+1)/MW，除了选择具有较大J值的稀土离子外，原子配位环境对磁密度、磁耦合和晶体场效应起着关键作用，从而显著影响磁基态和实际磁熵变值-ΔSM。
随着氦气资源的日益短缺以及低温制冷在空间应用、量子技术和前沿科学研究中的广泛应用，低温制冷技术的重要性不断增强。绝热去磁制冷技术（Adiabatic Demagnetization Refrigeration，ADR）基于材料的磁热效应（Magnetocaloric effect，MCE），提供了无需使用稀缺3He、4He达到亚开尔文温区的有效解决方案。其中，材料的磁熵变（ΔSM）是驱动ADR的关键因素。为使材料的磁熵变更接近理论值ΔSM=nRln(2J+1)/MW，除了选择具有较大J...
2025-01-17
二维体系中的边缘态可以作为一种独特的一维导电通道，在电子输运中起着重要的作用，而具有自旋极化手性边缘态的磁性拓扑绝缘体被认为是实现量子反?；舳вΦ睦硐牒蜓≌?，在自旋电子学和量子计算领域有重要应用。然而，对自旋极化边缘态的直接观测研究仍然较为稀少，主要原因在于具有自旋极化边缘态的理想二维体系仍然较为缺乏。二维过渡金属卤化物大多具有本征带隙和磁性，利用体边对应的方法裁剪二维过渡金属卤化物材料，有可能构建稳定的自旋极化边缘态。
二维体系中的边缘态可以作为一种独特的一维导电通道，在电子输运中起着重要的作用，而具有自旋极化手性边缘态的磁性拓扑绝缘体被认为是实现量子反?；舳вΦ睦硐牒蜓≌?，在自旋电子学和量子计算领域有重要应用。然而，对自旋极化边缘态的直接观测研究仍然较为稀少，主要原因在于具有自旋极化边缘态的理想二维体系仍然较为缺乏。二维过渡金属卤化物大多具有本征带隙和磁性，利用体边对应的方法裁剪二维过渡金属卤化物材料，有...
2024-12-25
研究团队综合考虑固体多通腔和固体薄片组的各自优势，提出超倍频程光谱再展宽和少周期飞秒脉冲再压缩的新路径。首次以全固态技术路线高效率实现了脉冲宽度压缩26倍（180fs - 6.9fs），峰值功率提升11倍（1.1GW - 12.5GW）的高重频少周期脉冲再压缩，4小时功率稳定性优于0.1%，其中第一级功率稳定性优于0.04%。该工作的峰值功率和压缩脉宽在全固态方法中均位于国际较高水平，展宽优化后的光谱范围超过1.5个倍频程（500nm – 1420nm），支持小于0.8个光学周期（2.7fs）的傅里叶变换极限脉冲。
少周期飞秒激光不仅是产生高次谐波和孤立阿秒光脉冲的主力光源，同时也广泛应用于各类超快泵浦-探测实验和瞬态吸收谱学。传统的少周期飞秒脉冲普遍基于1kHz重复频率的飞秒激光放大器系统。如能进一步提高重复频率（≥50kHz），不仅能将极紫外阿秒光脉冲的光子通量提高两个数量级，还将极大优化非平衡态超快物理实验相关探测过程中的信噪比。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心原子尺度阿秒超快动力学青年团队长期...
2024-12-12
研究团队在结构高度有序的(CH3NH3)4InCl7单晶中，观测到了类玻色子峰现象。单晶衍射、电荷密度分析和变温拉曼测试等数据均表明，(CH3NH3)4InCl7材料的晶体结构（空间群为Pn）高度有序?；诮峁狗治觥⒌缂饬恳约癉FT计算，研究团队提出，这些未成键Cl离子在7K仍具有极低的无规移动能量势垒（小于kT），即使小的无规移动（~0.1埃）也可引发偶极子可观的随机变化，导致了晶体内的偶极无序，因此(CH3NH3)4InCl7可以被视为一种不存在结构无序的偶极玻璃。
晶体内原子的振动行为可以描述为一系列格波，这些格波的能量可以被量子化为声子。在低频区域，晶体的格波行为可近似视为连续介质的弹性波，遵循经典的德拜模型。然而，对于非晶态物质（即结构玻璃），其低频振动总是偏离德拜模型，并出现态密度过剩的现象。这种反常特征被称为玻色子峰（Boson peak），通常被视为非晶材料的标志性特征之一。除了结构玻璃外，当某种序参量（如磁矩或晶格应变）呈现无序状态时，晶体中同样会出现...
2024-11-11
研究团队利用拓扑材料Ta2Pd3Te5的边缘态和超导电极构建一种新型的约瑟夫森二极管。该团队发现Ta2Pd3Te5边缘干涉器具有干涉约瑟夫森二极管效应，并具有几个优点：1）在非常小的磁场下就能实现较高的约瑟夫森二极管效率；2）其功率极?。ㄆね呒叮?）其效率在微波辐照下，随功率的衰减比较慢，因此可在高频下使用。该团队还证实该约瑟夫森二极管的产生机制：1）需外加磁??；2）需要两个边缘态约瑟夫森结的超流不一致；3）约瑟夫森结中的超流-相位关系需要有高阶谐振项。
半导体二极管因其非互易电荷输运性质（即单向导通性质）成为了现代电子学中的重要组成部分。超导体中也存在着类似的半导体二极管现象，称为超导二极管效应。其特征是一个方向的超导临界电流与相反方向的不同，因此可以表现出超导整流效应，其较大的优势就是近零（或极低）的功耗。自Nb/V/Ta超晶格超导体中观察到超导二极管效应以来，因该效应的器件不仅可以作为低温电子电路的基本元件，具有巨大的应用潜力，还能反应最基本的物...
2024-10-02
在镍基高温超导体的研究中取得重要进展：通过采用离子半径较小的Pr部分替代La，成功抑制了La3Ni2O7中其他R-P相的交织共生和内顶角氧空位等问题，制备了纯度显著提高的La2PrNi2O7多晶样品，并在该样品中同时提供了高压下实现块体高温超导的两个关键实验证据，即零电阻（Tconset?= 82.5K,?Tczero?= 60K）和完全抗磁性（超导屏蔽体积分数达到97%），同时利用多种实验手段揭示了微观结构无序对La3Ni2O7中高温超导电性的不利影响。
Ruddlesden-Popper (R-P)系列的Lan+1NinO3n+1?(n?= 1, 2, 3, ...,∞)镍氧化物由n层LaNiO3钙钛矿层与LaO岩盐层沿c轴交替堆叠而成，可形成单层La2NiO4?(n?= 1)、双层La3Ni2O7?(n?= 2)、三层La4Ni3O10?(n?= 3)以及无穷层LaNiO3?(n?=∞ )等结构相近的化合物。随着n增加，Ni的价态逐渐升高，对应Ni-3d轨道的电子填充也逐渐改变。近期，中山大学王猛团队与合作者发现La3Ni2O7单晶在约14GPa高压下可以出现Tc≈80K的高温超导...
2024-08-29
借助综合极端条件实验装置（SECUF）的独特实验技术，成功克服CsCr3Sb5单晶样品极薄、易碎、且产量少等特点，并率先在压力驱动的磁性量子临界点附近观察到非常规超导电性，助力了新型笼目铬基超导体的发现。
具有笼目晶格的量子材料因其能带结构中包含平带、狄拉克点、范霍夫奇点等特征而备受关注。近期，人们在实验上合成了钒基笼目金属体系AV3Sb5（A?= K、Rb、Cs）并观察到超导电性、手性电荷序、配对密度波、反?；舳вΦ确岣晃锢硐窒?，吸引了大量研究并成为当前凝聚态物理领域的前沿热点。在探索与AV3Sb5同结构的笼目结构量子材料过程中，浙江大学曹光旱团队经过大量实验，率先制备出新型铬基笼目结构CsCr3Sb5单晶，通过详细测...
2024-08-28
利用自己搭建的器件加工互联系统，在控制好氩气刻蚀参数的情况下，构筑了高质量的具有原子层界面和弹道输运的量子器件，解决了复合量子器件中一直存在的高质量界面和微加工工艺不兼容问题，从而尝试突破拓扑量子比特所需要的高质量和复杂器件兼具的瓶颈；同时，该方法还有效调节超导体与半导体纳米线之间的能带弯曲情况，并调节两者之间的耦合程度，获得大诱导超导能隙、非局域的交叉安德略夫反射等有利于构建拓扑量子比特的要素。
金属-半导体的异质界面对现代电子器件的性能起着至关重要的作用。当半导体和金属接触时，界面处的能带弯曲情况极大地影响了接触（电阻）的性质；它的细节，比如欧姆接触还是具有肖特基势垒，导致不同的电荷密度和电场分布，控制了整个器件的电学性质和对外界调控的响应。一个特殊类型是超导体（如铝、铅）和具有强自旋轨道耦合的半导体纳米线（如InSb、InAs纳米线）的复合器件，因为它有可能实现马约拉纳零能模和拓扑量子计算。...
2024-07-19
文章提出混合式回热新原理和利用高热导固体代替流体进行回热的理念，并成功设计出一种基于混合式回热的全固态磁制冷器件。相比于传统磁制冷器件，（1）该器件运行过程中，稳定的温度梯度同时建立在磁热材料和用于传输热量的物质上，有效提高了回热效率；（2）利用高热导固体（HTCM）取代流体构建回热循环，打破了流体对工作频率的限制。
自上世纪以来，蒸汽压缩制冷技术在家庭、商业和工业领域得到了广泛应用。然而，蒸汽压缩制冷普遍能效比低，同时大量排放高全球变暖潜值的制冷剂对生态环境造成了不可逆转的影响。随着全球能源紧张和环境问题的日益加剧，具有环境友好、高能效比的磁制冷技术成为重要发展方向。然而，传统磁制冷器件主要采用被动式或主动式回热，制冷性能无法满足预期。原因包括：(1)对于被动式/主动式回热模式，稳定的温度梯度仅建立在用于传输...
