近日,我校物理与电子工程学院王黎明博士的研究成果“ Fine Structure and
Ionization Energy of the 1s2s2p 4P State of the Helium Negative Ion
He−”在国际物理学顶级期刊Physical Review
Letters【2014,113:263007】上发表。

近日,我校电子科学与工程学院、电子薄膜与集成器件国家重点实验室严鹏教授课题组在物理学国际顶级期刊《物理评论快报》(Physical
Review Letters, PRL)上发表了“Antiferromagnetism Emerging in a
Ferromagnet with Gain”
(增益铁磁体诱导新兴反铁磁性)研究论文。课题组硕士生杨欢欢和博士后汪晨为该论文共同第一作者,严鹏教授和曹云姗副教授为论文联合通讯作者,电子科技大学电子科学与工程学院、电子薄膜与集成器件国家重点实验室为唯一完成单位。PRL是物理学领域最具影响力和曝光度的综合性期刊。其论文接收标准可以简单概括为开创新方向,解决重要难题,发展新方法,并引发广泛兴趣。

2012年12月27日,国际物理学期刊Physical Review
Letters在线发表了我校物理科学与技术学院张红教授及其合作者用第一性原理含时密度泛函理论(time-dependent
density functional theory,
TDDFT)模拟氦离子显微成像单层石墨烯的最新研究成果 (论文详见: Hong Zhang,
Yoshiyuki Miyamoto, Angel Rubio,Physical Review Letters,in press,
2012,Ab-initio simulation of helium-ion microscopy images: The case of
suspended graphene )。
这是我校物理科学与技术学院张红教授与其合作者继2012年5月在PNAS发表论文后的又一重要研究成果(PNAS
109, 8861, 2012). Hong Zhang, et al,Physical Review Letters,in press,
2012
自2006年美国学者Ward等提出用氦离子显微成像技术对纳米尺度的物体进行无损伤的成像方法后,该项研究引起了国际相关领域专家们的高度关注,
且HIM相对于扫描电子显微镜来说具有更高的对比度。四川大学物理科学与技术学院张红教授与其合作者利用第一性原理含时密度泛函理论,研究了用动能为30KeV的氦离子成像石墨烯的方法,发现氦离子与石墨烯相互作用发射电子随撞击点位置不同而不同。这一重要发现表明利用HIM技术可以对石墨烯进行极高精度成像。此外,通过和具有同样动能的He0作用在石墨烯上的模拟结果比较,发现电子发射的主要机制是碰撞电离过程。氦离子显微成像是一个非常前沿的研究领域,国际上在该方向的研究工作正在逐步展开,张红教授与其合作者在该方向的理论研究以及前期发表在PNAS上的研究成果,为国际上利用氦离子显微成像研究提供了理论依据。

氦负离子是一个比较特别的物理体系,它的亚稳态1s2s2p
4P有较长的寿命和奇特的精细结构引起众多科技工作者的研究兴趣。王黎明博士借助于高效的积分方法,大规模、高精度的并行计算技术,重新对该体系进行了理论构筑。从而使薛定谔方程的本征值收敛到13位有效数字,比已有文献数据提高了近6个数量级。该研究使氦负离子的能谱计算达到当前精密光谱的水平,对于推动氦负离子实验工作和理论研究具有重要的学术意义,也将进一步促进我校物理学学科建设和发展。

铁磁(Ferromagnetism)和反铁磁(Antiferromagnetism)是磁性材料的两种基本磁学性质。在铁磁材料中,相邻磁矩呈平行排列并具有自发磁化的特点。在反铁磁材料中,相邻磁矩倾向于反平行排列,其磁化率因而接近于零。仅在少数材料中,可以通过加热,压力或者外磁场等办法诱导出铁磁-反铁磁相变。因此,寻找一种普适的方法使得铁磁-反铁磁相变不再局限于特定材料将具有重要的基础研究价值和实践应用前景,当然也极具挑战性。

Physical Review
Letters简称PRL,为美国物理学会主办的高水平学术期刊,影响因子高达7.943。除综合性期刊Science,Nature,以及综述期刊Review
of Modern Physics外,PRL是目前国际物理学顶级专业期刊。

增益和阻尼是自然界两种常见的现象,它们之间的平衡与非厄米量子力学有着深刻的联系,也正在吸引着光学,声学,磁学等诸多领域的研究兴趣。严鹏教授课题组研究发现,具有难磁化轴的铁磁体在增益作用下等价于拥有同样大小耗散和易磁化轴的反铁磁体。通过调节铁磁薄膜的增益-阻尼系数,可以实现系统的铁磁-反铁磁一阶相变,并且相变点严格对应于宇称-时间反演对称(parity-time
symmetry)破缺的临界点(exceptional
point)。作为该理论发现的一个重要应用,论文通过数值模拟展示了在单层和双层具有手征性的铁磁薄膜中产生以及操纵反铁磁斯格明子的过程。这里,磁性斯格明子是一种受拓扑保护,具有准粒子特性的涡旋磁结构。由于其尺寸小,稳定性高和操纵容易等优点,斯格明子在未来高密度,低能耗,非易失存储和逻辑计算方面具有丰富的应用前景。然而,受反铁磁材料和测量手段的限制,反铁磁斯格明子至今并没有被实验观测到。该工作为未来反铁磁自旋电子学和宇称-时间反演对称自旋波电子学的研究开辟了新的思路和方向。

(物理与电子工程学院 徐国亮 马春旺)

该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国博士后科学基金的资助。

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