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Angular and planar transport properties of antiferromagnetic V₅S₈

Xiao-Kai Wu(吴晓凯), Bin Wang(王彬), De-Tong Wu(吴德桐), Bo-Wen Chen(陈博文), Meng-Juan Mi(弭孟娟), Yi-Lin Wang(王以林), and Bing Shen(沈冰)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (2):  027503

文章亮点介绍

近年来，过渡金属硫化物V-S体系受到人们的广泛关注。其丰富的磁有序和层状的结构可以构造和实现多种奇异的磁性态和拓扑态。比如二维范德瓦尔斯结构的VS₂具有非平庸的拓扑电子结构以及较高的磁转变温度。基于此体系的VS₂-VS超晶格异质结在380 K时表现出明显的平面霍尔效应。这一观察结果启发我们，在不同的V-S层状化合物及其组合异质结中，可能潜在多种奇异的电子态和输运性质。

本工作集中于对层状反铁磁V₅S₈单晶的研究，因为其具有天然的VS₂-V-VS₂超晶格结构。我们进行了系统的面外转角和面内输运研究。首先发现体态的反铁磁V₅S₈中有明显的反常霍尔效应（AHE），其霍尔角可达0.1。随后，通过施加不同角度的面外磁场研究了V₅S₈的各向异性的传输行为，以及角度依赖性的Spin-flop相变。在面内输运的研究中，观察到明显的平面霍尔效应和各向异性磁阻，其行为符合经典的两重对称角度依赖的振荡。我们的研究结果揭示了短程磁有序在反铁磁体系中的作用，以及 V₅S₈ 中磁和电子的各向异性相互作用，这为今后制备相关自旋电子器件和磁性传感器提供了新的材料和思路。

Fig. 3. Field dependent MR (%) (a) and Hall resistivity ρ_xy(θ) (b) at 2 K with θ = 0°–90° respectively. Inset of (a): The configuration of angular-dependent transport measurements for V₅S₈. The gray arrow indicates the rotating direction of the applied field. The current is along the a axis, and θ represents the angle between the applied field and c axis. (c) The phase diagrams in the polar coordinates with rotating applied field for V₅S₈. (d) dρ_xy^scale/dμ₀H_z at different angles. (e) The angular dependence of C₁ and C₂ described by ρ_xx=C₁μ₀Hcos⁡θ+C₂(μ₀Hsin⁡θ)².

亮点文章

Remote entangling gate between a quantum dot spin and a transmon qubit mediated by microwave photons

Xing-Yu Zhu(朱行宇), Le-Tian Zhu(朱乐天), Tao Tu(涂涛), and Chuan-Feng Li(李传锋)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (2):  020315

文章亮点介绍

半导体量子点自旋体系和超导量子体系由于与传统微电子技术相兼容，成为实现大规模量子信息处理的重要候选方案。而包含自旋量子比特和超导量子比特的混合量子架构，可以充分利用两种体系的不同优势，如长相干时间、快速高保真度操作与读取等。因此研究自旋量子比特与超导量子比特的远程操作与纠缠，对发展混合量子架构具有重要意义。

本文对自旋-超导混合量子架构的远程纠缠开辟了一条新思路。首先，我们采用三量子点三电子型（RX型）自旋量子比特，由于其无需外加磁场，可以实现与超导量子比特的兼容。其次，我们利用高阻抗的超导谐振腔作为量子总线，实现了自旋量子比特与超导量子比特的远程耦合。然后，通过调节量子比特频率，我们设计了一种虚光子交换方案，演示了30 ns的快速和99%的高保真度SWAP门操作。最后，结合单比特操作，我们实现了自旋量子比特与超导量子比特的远程纠缠。本文研究结果为混合量子架构的远程信息处理提供了一种全新的可行方案，其各项指标达到目前报道的最高数值，并有望应用于其他固态量子体系。

Fig. 1. (a) Schematic of the spin–superconducting hybrid architecture. By utilizing virtual-photon mediated interactions, entangling gate operations between different qubits can be realized in a short time of 30 ns with a fidelity of up to 99% under realistic parameter conditions.

亮点文章

Molecular dynamics simulations on the interactions between nucleic acids and a phospholipid bilayer

Yao Xu(徐耀), Shu-Wei Huang(黄舒伟), Hong-Ming Ding(丁泓铭), and Yu-Qiang Ma(马余强)

Chin. Phys. B, 2024, 33 (2):  028701

文章亮点介绍

近年来，脂质纳米颗粒（LNP）因其高运输效率、安全性和易于生产等优势被广泛应用于核酸疫苗的非病毒载体。过去的研究主要集中于为基因治疗设计可离子化的脂质纳米颗粒，然而在原子层面上，LNP内核酸与磷脂双分子层之间的分子作用机制仍然是未知的。因此，本研究旨在通过全原子分子动力学模拟深入揭示单链核酸与磷脂双分子层之间的相互作用机制以及影响它们间相互作用的因素。

本文的研究结果表明，不同的DNA/RNA单链与DOPC磷脂膜的结合能力存在显著差异，其中鸟嘌呤G表现出与磷脂头部更强的氢键结合趋势，增加核酸序列中G的比例可提升核酸与磷脂膜的吸附能力。此外，本文还揭示了单链DNA和单链RNA与磷脂膜间相互作用的差异——在RNA-磷脂作用中，氢键是主要驱动力；而在DNA-磷脂作用中，氢键和盐桥均起到重要作用。特别值得一提的是，相比于单链DNA，单链RNA表现出与磷脂膜更强的结合能力。并且，本研究还发现二价离子（尤其是Ca²⁺）不仅能屏蔽核酸的负电荷，还能在核酸磷酸基团和磷脂磷酸基团之间形成桥梁，从而显著促进核酸链与磷脂膜的结合。这项研究为理解核酸与脂质载体之间的分子作用机制提供了重要见解，并为设计更稳定、高效的脂质载体提供了新的思路。

Fig. 6. In the case of ssDNA, different types of nucleobases also exhibit varying binding behaviors with the bilayer. (a) The distance between the bilayer and ssDNA center of mass in the z-axis. (b) The contact surface area between the bilayer and ssDNA. Snapshots of (c) ssDNA-G10 and (d) ssRNA-G10 binding with the phospholipid. Nitrogen atoms of the phospholipid choline are colored blue. The hydrogen bonds and salt bridges are represented with green and red dashed lines, respectively. (e) The number of hydrogen bonds and salt bridges between the bilayer and ssDNA in the last 100 ns. (f) Binding energy between the bilayer and ssDNA in the last 100 ns.

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