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Invited Reviews | 过年啦!看看我们发了哪些特邀综述

已有 1887 次阅读 2018-1-3 15:40 |系统分类:论文交流


——凝聚态物理学和光学



值此辞旧迎新之际,《中国科学:物理学 力学 天文学》编辑部首先感谢您一如既往的支持,恭祝您新年快乐!事事顺心!




   年底冲业绩,小编特整理2016-2017年发表的综述文章,欢迎小伙伴们围观指导。



强关联电子体系

Majorana zero mode in the vortex of an artificial topological superconductor

Hao-Hua Sun, and Jin-Feng Jia

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 60, 057401 (2017).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-017-9011-7

   本综述由上海交通大学贾金锋教授担任通讯作者撰写。该研究团队及其合作者们,近几年来在人造拓扑超导体中马约拉纳费米子探测领域取得的一系列重要成果与突破。2012年,该团队成功地在超导体NbSe2上外延生长了高质量的拓扑绝缘体薄膜Bi2Se3,迈出了制备异质结的重要第一步。随后的几年中,又在NbSe2上外延生长了高质量的拓扑绝缘体薄膜Bi2Te3,并利用扫描隧道显微镜观测到了异质结表面涡旋中心马约拉纳费米子存在的一系列实验证据。通过分析实验数据,研究人员发现马约拉纳费米子的空间分布与涡旋中其他电子态有很大不同,进一步探测这些空间分布,研究团队首次证实了马约拉纳费米子在该体系中的存在。理论研究表明马约拉纳费米子还存在磁学性质,会产生自旋选择性安德烈夫反射。利用自旋极化扫描隧道显微镜,成功探测到了涡旋中心马约拉纳费米子的自旋极化信号。这个结果不仅再次证明马约拉纳费米子的存在,还为调控操纵马约拉纳费米子,从而实现量子拓扑计算带来了可能。

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A brief review on Majorana bound states in topological superconductors

Rui Lin, and Zhi Wang

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 59, 677401 (2016).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-016-0119-y

   本综述由中山大学王志教授担任通讯作者撰写。近年来,拓扑超导电性的研究引起了众多兴趣,尤其是一维拓扑超导体界面处马约拉纳束缚态的研究更是受到广泛关注。这些马约拉纳束缚态适宜用来研究非阿贝尔统计,同时也适用于量子计算方面的研究。本综述介绍了这一领域的基本概念和模型,从一维拓扑超导体中最简单的Kitaev模型出发,讨论了如何在真实材料中通过自旋-轨道耦合实现这一模型。最后,本综述给出了一些简单的方法,即如何利用近邻量子点来探测马约拉纳束缚态并研究其新奇物性。

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A brief review on one-dimensional topological insulators and superconductors

Huai-Ming Guo

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 59, 637401 (2016).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-015-5773-5

   本综述由北京航空航天大学郭怀明老师担任唯一作者撰写。近年来,一维拓扑态的研究受到持续关注,和二维/三维拓扑态一样,一维体系在完整理解拓扑性质的研究中也非常重要。本综述主要介绍了一维拓扑绝缘体和超导体的经典理论模型。对于一维拓扑绝缘体,主要介绍了Su-Schrieffer-Heeger模型、超晶格模型和Creutz模型,而对于一维拓扑超导体,本文分别介绍了Kitaev模型和Rashiba纳米线。这些模型的介绍不只是对一维拓扑态的总结,希望也能为后续相关研究提供新的思路。

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磁性材料及物性


Recent developments of rare-earth-free hard-magnetic materials

Da Li, DeSheng Pan, ShaoJie Li, and ZhiDong Zhang

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 59, 617501 (2016).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-015-5760-x

   本综述由中科院金属研究所李达研究员担任第一作者和通讯作者撰写。制造稀土永磁材料需要大量使用昂贵的稀土金属。过度开采稀土不仅会严重污染环境,也不利于稀土资源的可持续应用。不含稀土的过渡金属硬磁材料的研究重新受到磁学和磁性材料领域的关注,研究高性能无稀土硬磁材料,对发展高密度磁存储介质和永磁体应用具有重要的学术价值和应用前景。因为大的矫顽力性能和高居里温度(使用温度)3d过渡金属及其合金相比于稀土磁体,具有显著的价格和高温性能优势。本篇综述主要介绍了无稀土硬磁材料在块体、薄膜、纳米复合物和纳米结构方面的最新研究进展。目前,制造具有高磁能积不含稀土的硬磁体,满足未来的能源需求仍具有很大挑战性。

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Low-temperature heat transport of spin-gapped quantum magnets

Xia Zhao, ZhiYing Zhao, XuGuang Liu, and XueFeng Sun

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 59, 117501(2016).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-016-0332-1

   本综述由中国科学技术大学孙学峰教授担任通讯作者,赵霞博士为第一作者撰写。低维量子磁性材料具有许多新奇的量子基态性质、磁相变和元激发行为,因此成为凝聚态物理领域关注的焦点。其中,自旋Peierls体系、自旋为1Haldane链、自旋1/2梯子体系、自旋二聚化体系等所谓的量子能隙磁体具有量子机制的自旋激发谱能隙,其量子态和磁激发性质尤为有趣。一些自旋能隙材料在外磁场闭合其能隙时,如果诱导出一个具有XY型各向异性的长程反铁磁态,被认为是一种磁振子的Bose-Einstein凝聚。该文对自旋能隙材料的低温热输运性质的研究进展进行了全面的综述,介绍了这类材料中自旋激发的热传导或与声子的相互作用在不同体系中的表现和需要解决的物理问题。

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纳米材料及表征


Interface of transition metal oxides at the atomic scale

Tong-Tong Shang, Xin-Yu Liu, and Lin Gu

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 59, 697001 (2016).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-016-0122-x

   本综述由中科院物理所谷林研究员担任通讯作者撰写。过渡金属氧化物界面处的层展现象的精髓在于对不同物质结构、不同层次间的耦合和脱耦的微妙的相互影响,这为人们理解强关联电子效应提供了极佳的研究体系。界面处的晶格、电荷、轨道、自旋的重构与相互耦合已经成为当下的研究热点,在“界面就是器件”已经被人们广泛人可的今天,围绕功能氧化物异质结,在微电子、可再生能源等领域,人们已经开展了一系列非常有意义的研究工作。目前,电子显微镜在原子级表征功能氧化物异质结的新奇现象领域已经崭露头角,而球差矫正扫描透射电子显微术是一种新兴的电子显微镜研究技术,可以同时对物质界面处的晶体结构以及电子结构进行原子尺度的表征。除了可以采用ABFHAADF等模式对界面处的晶格结构进行高分辨的原子尺度表征外,还可以结合EELSEDX等手段对界面处的晶格、电荷、轨道、自旋的重构与耦合进行定量、定性的表征。本综述着重将该领域所作出的杰出工作进行分析、梳理。

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Recent progress in the fabrication of SERS substrates based on the arrays of polystyrene nanospheres

XiaoLei Zhang, ZhiGao Dai, XinGang Zhang, ShiLian Dong, Wei Wu, ShiKuan Yang, XiangHeng Xiao, and ChangZhong Jiang

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 59, 126801 (2016).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-016-0341-y

   本综述由武汉大学肖湘衡教授和浙江大学杨士宽研究员担任通讯作者完成。随着纳米科学技术的发展,微纳结构在表面增强拉曼散射、光催化、光子晶体、微流等方面得到了广泛的应用。通过聚苯乙烯模板制备得到的微纳结构在周期性、均匀性及可重复性方面有着较显著的优势,因此在表面增强拉曼散射方面应用广泛,尤其是在化学检测、医学检测及成像方面有着不可替代的作用。研究基于聚苯乙烯模板制备大面积均匀、低成本、高灵敏度的表面增强拉曼散射基底更显得尤为重要。表面增强拉曼光谱是一种高灵敏度且无需任何标记的光谱检测手段,能够提供丰富的化学分子的结构信息,在食品安全、环境监测、国家安全、生物医学等领域起到了积极的作用,使SERS基底的商业化成为可能。然而,多数SERS基底的信号均匀性和稳定性都难以满足SERS峰强定量标定检测物的浓度,这极大制约了SERS技术的实际应用和商业化。本综述以聚苯乙烯模板为主线,探讨了低成本,高灵敏度的均匀SERS基底的制备方法,为SERS技术实用化和迈向商业化打下了坚实基础。

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半导体材料


GaN-based LEDs for light communication

LiXia Zhao, ShiChao Zhu, ChunHui Wu, Chao Yang, ZhiGuo Yu, Hua Yang, and Lei Liu

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 59, 107301 (2016).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-016-0150-y

   本综述由中科院半导体研究所赵丽霞研究员担任第一作者和通讯作者撰写。氮化物发光器件除了用作照明以外, 还可以通过将数据承载到光信号,实现新型交叉无线可见光通信功能,且与传统射频技术相比,具有保密及无电磁辐射的优点。但氮化物发光器件针对可见光通信的应用仍然还面临许多问题没有解决,目前商用LED芯片调制带宽大多很低,其典型值为20 MHz,而荧光粉转换型白光LED调制带宽仅有几个MHz。开展适用于光通信的氮化物发光器件研究对促进自由空间光通信的应用发展将具有重要的科学意义。本综述详细介绍了到目前为止适用于可见光通信GaNLED的研究现状及发展趋势。特别是赵丽霞研究小组最近在该方面的研究进展,介绍了氮化物LED调制带宽的影响因素。从材料和器件层面,借助于掺杂、能带调控、等离激元及微阵列等技术,显著提高了氮化物发光器件的调制带宽。

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量子计算


Radio-frequency measurement in semiconductor quantum

computation

TianYi Han, MingBo Chen, Gang Cao, HaiOu Li,

Ming Xiao, and GuoPing Guo

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 60, 057301 (2017).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-017-9019-9

   本综述由中国科学技术大学郭国平教授担任通讯作者,韩天一博士担任第一作者撰写。在实现量子计算的各种体系中,半导体量子点近年来有显著的突破。为了实现高效的量子计算,快速的操作和相应的快速读取技术是极为必要的。在过去的几十年里,量子操作已经取得了相当大的进展。为了满足高速读出的要求,近年来开发了射频量子点测量,诸如射频量子点接触和射频电极探测器。随着集成化量子点系统的发展,这些射频探测与读取技术将被大量应用于未来的量子计算机架构当中。本篇综述具体论证了射频反射法的原理,回顾了射频测量的发展和应用,为量子相干控制实现高带宽读出提供了一条可行的途径,也丰富了研究这些量子体系的方法。最后,文章展望了射频反射测量技术在集成化量子点体系中的应用前景。

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光学


Two-photon reduction: a cost-effective method for fabrication of functional metallic nanostructures

Sahar Tabrizi, YaoYu Cao, Han Lin, and BaoHua Jia

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 60, 034201 (2017).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-016-0447-6

   本综述由墨尔本大学贾宝华教授担任通讯作者撰写。金属纳米结构在物理,材料,工程,生物科技等方面都具有广泛而深远的应用。金属纳米结构依赖等离基元共振功能性实现对光的操控,其关键是加工的纳米结构要缺陷少导电性好。传统的依赖电子束或离子束的加工方法,虽然结构分辨率高,但是价格昂贵且无法加工三维结构。本文从加工机制、材料选择、加工能力、检测方法和应用等方面全面地综述了用高性价比的光还原方法直接实现高质量三维纳米结构的过程。本综述特别指出了这个领域的发展趋势和未来挑战。激光直写还原法可实现高质量的金属纳米结构,为功能性纳米光子器件提供了崭新的加工平台。

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Perspective on how laser-ablated particles grow in liquids

DongShi Zhang, Jun Liu, and ChangHao Liang

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 60, 074201 (2017).

http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-017-9035-8

   本综述由中科院固体物理研究所张东石博士和梁长浩研究员担任通讯作者撰写。激光液相熔蚀已经成为一项崭新的纳米合成技术并且在调控材料形貌多样性方面展现出巨大的潜力。然而,由于该工艺本身特殊的物理化学过程限制(一系列连续的超快等离子体产生猝熄,气相和液相状态),如何设计和控制材料的生长仍然是该领域的技术难题和研究瓶颈。为了澄清激光液相熔蚀合成材料的潜在生长机理,本综述在总结相关文献的基础上,通过比较该种方法制备的材料生长过程和传统化学湿法合成的材料生长机理,从微观和宏观上提出见解:首先从微观角度上详细阐述了六种纳米材料的生长机理,包括LaMer-like 生长,颗粒融合,奥斯瓦尔德熟化,颗粒(方向性)粘连,吸附物诱导生长和反应诱导生长,并生动地展现了每种机理适应性材料的生长过程。然后从宏观角度简单介绍了亚微米和微米尺度球体和多种各向异性材料的生长过程并分析了材料形貌进化的潜在原因。本综述呈现了激光熔蚀合成纳米材料生长的全景视图,阐明了多种激光液相合成的纳米材料生长机理以及不同机理主导的多种形貌的纳米体系,为后续的材料设计优化改进提供了思路。希望能为相关科研人员提供思路,从而激发材料形貌多样性调控方面更深入的研究,推动激光熔蚀合成材料领域的发展。

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