本工作利用先进的微纳加工和磁性成像技术，在具有 “隧穿磁阻”效应的锰氧化物纳米线中，首次直接表征了隧穿磁阻发生过程中磁畴的演化过程。进一步结合磁电输运测量，提出了区别于传统隧穿磁阻效应的全新物理机制，为实现无化学界面的新奇隧穿磁阻结构提供了强有力依据。

本工作以Triphenylene（TP）分子为前体分子，在Cu(111)衬底上自组装生成石墨烯。利用扫描隧道显微镜，我们观察到了周期分别为2.93 nm，2.15 nm和1.35 nm的摩尔图案，分别对应石墨烯与Cu(111)衬底成4°，7°和10°位错角的情况，并对周期为2.93 nm和2.15 nm的摩尔图案进行了进一步的模拟分析。

以黑磷、锑烯为代表的V族原子层材料是二维vdW原子晶体的重要分支。由于载流子具有非零带隙和较高的迁移率等重要特征，V族原子层材料展现出在纳（光）电子器件方面独特的应用前景。但是，由于黑磷等单质材料的化学稳定性差，在空气中易氧化，寻求更稳定的V族新材料具有重要的研究意义。一方面，理论计算结合实验，我们已成功表征出黑磷等的氧化产物 [ Phys. Rev. B 92, 125412 (2015),  ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 9126 (2017) ]，寻求抑制氧化的途径；另一方面，从等电子体系思想出发，通过高通量计算与设计，预言新型的V族等电子材料和vdW异质结材料。我们发现，通过机械化剥离可以获取热力学和动力学稳定的III-VII族碘化铟(InI)单原子层材料 [Phys. Rev. B 95, 045404 (2017)] 和其中反常的晶格动力学行为 [Chin. Phys. B 27, 086301 (2018)]。并发掘通过门电压调控结构相变的手段，来提升V族Sb二维材料载流子迁移率 [Appl. Phys. Lett. 112, 213104 (2018)]。本文在此基础上，进一步将V族等电子体系（V族Sb, IV-VI族SnTe，III-VII族InI的三种典型晶格结构）进行组合，形成vdW异质结，研究垂直堆垛和合金化对异质结能带排列(band alignment)的影响，获取了涵盖所有三类能带排列特征、覆盖全可见光区的V族等电子体系组合的几十种异质结结构，为光电器件物理体系的选取提供了多种可能性。在即将发表的下一期跟进论文中，我们通过机器学习方法，在更广泛的V族等电子体系中，提出了快速确定不同化学组分比下V族合金体系的光学带隙、价带顶和导带底能量位置的计算方法 [Chin. Phys. B 29, 046101 (2020)]，为制备获取连续带隙分布的光电子器件应用的材料提供不可或缺的理论指导。

多种铁基超导体的发现为研究高温超导机理提供了重要材料平台。近期，铁基硫化物（11）中的新成员FeS，由于其相比FeSe和FeTe具有较为单纯的超导性质（无相列相、磁结构等），引发学界的关注。由于其特殊合成方法，相关研究工作较为缺少。上海科技大学、上海交通大学及中国科学院上海硅酸盐研究所联合团队，利用先进的空间分辨角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜技术，研究了高质量FeS中的电子结构。实验揭示FeS具有与计算相符的四重对称能带结构（无相列相影响）及较强的能带重整化效应。此外，通过实空间扫描，实验发现了1x1（超导相）及√5×√5（绝缘相）两种不同的重构相共存。该工作为研究铁基超导材料提供了重要的电子结构信息，也展示了空间分辨电子结构测量手段的强大威力。

解禁闭量子临界行为是强关联量子多体系统研究的一个热点问题。此概念一经提出，关于其背后机制的讨论就受到人们的广泛关注，而目前争论的两个焦点问题是：1）该相变是否为连续相变；2）在相变点上是否有涌现的高对称性。人们已经利用解析方法和数值模拟方法研究了很多可能具有解禁闭量子临界行为的格点量子模型，但是由于模型以及方法的种种局限性，目前尚不能对上述问题给出确切的回答。

为了对此进行更全面的研究，本文提出了一个新的没有符号问题的量子自旋体系模型。该模型在保证对称性的基础上，可以实现一系列反铁磁长程序和价键长程序的量子相变。这些量子相变在一个极限下为连续相变，且具有衍生高对称性；而在另一个极限下是非常明显的一级相变，且不具有涌现的高对称性。本文通过大规模量子蒙特卡洛方法，研究了上述两个极限，以及介于两个极限中的量子相变性质，同时讨论了涌现的高对称性以及价键长程序可能的fracton行为。

本文的研究结果对于解禁闭量子临界行为有了更加深刻的理解，文中提出的模型为研究以上提出的两个焦点问题提供了一个很好的平台。

拓扑材料由于其新奇的表面态，表现出许多有趣的电子特性。2014年，物理所方忠、戴希、翁红明等通过第一性原理计算预言单层的ZrTe5是有可观能隙的二维拓扑绝缘体（Weng H, Dai X and Fang Z 2014 Phys. Rev. X 4 011002），同时其三维体材料具有丰富的拓扑相，是研究拓扑相变的理想平台，因此受到物理学界的广泛关注。但是，由于材料的准一维特性，人们至今无法通过机械剥离的方法获得大面积均匀的ZrTe5少层甚至单层薄膜样品， 相关研究也主要集中在块材上。相比于块材样品，ZrTe5纳米带由于具有大的比表面积，表面态的贡献将会更加突出，有助于研究表面态导致的新奇物理现象。

本文作者改进了传统的化学气相输运法，使用硅作为催化剂，生长出了高质量的ZrTe5纳米带和块材单晶。与传统的化学气相输运方法相比，本文提出的生长方法的优势在于：（1）可以生长出纳米结构的ZrTe5；（2）生长块材单晶的时间由数周减少到两小时左右；（3）生长过程更加安全。球差矫正透射电镜以及低温量子输运等实验表明，生长出的纳米带具有高晶体质量以及高载流子迁移率（＞ 30,000 cm²/Vs）。

本文的研究为将来研究ZrTe5表面态的电学输运性质提供了机遇，也为将来生长少层甚至单层的ZrTe5，最终实现二维拓扑绝缘体提供了可借鉴的思路。

自旋轨道矩效应，由于其低功耗、高速度等方面优势，被普遍认为是提高自旋电子器件性能的有效方式。为进一步降低器件功耗，寻找自旋霍尔角更大的材料一直是该领域的焦点课题。近年来，研究人员证明了拓扑绝缘体因为其表面自旋动量锁定特性，在常温下可以提供超大的自旋霍尔角。因此，该材料被认为是一种理想的自旋轨道矩来源。然而，高质量拓扑绝缘体的生长目前主要依赖于低速率、高精度的分子束外延技术，与工业界的大规模生产要求尚无法兼容。

为解决上述问题，本文作者使用磁控溅射的方式替代分子束外延，制备了高质量的Bi2Te3薄膜，并证明其在室温下具备较大的自旋霍尔角（3.3±0.03）。该工作的创新性在于：（1）磁控溅射更加贴合半导体行业的大规模生产要求，解决了传统拓扑绝缘体无法批量生产的应用难题；（2）溅射所得的Bi2Te3薄膜作为自旋轨道矩材料可以翻转垂直磁各向异性CoTb亚铁磁合金的磁化方向，所需的电流密度相较于传统材料体系下降了一至两个数量级；（3）通过与多种溅射生长的重金属材料进行对比，验证了本工作中的Bi2Te3薄膜具有显著的低功耗性能。

本研究提出了一种高效制备强自旋轨道矩Bi2Te3薄膜的方式，为高性能、低功耗自旋电子器件的未来大规模生产应用提供了可行方案。

电子能量弛豫时间是电子材料的关键物理参数之一。利用中国太赫兹自由电子激光装置（CTFEL）所特有的太赫兹脉冲形态（特别是皮秒脉宽微脉冲结构），我们搭建了首创的“单色皮秒太赫兹泵浦–探测”系统，并应用此系统测量了半导体材料的电子能量弛豫时间。我们在室温下研究了高迁移率n-GaSb晶体在1.2, 1.6和2.4 THz自由电子激光辐照下的电子动力学特性。通过与理论模型拟合，得到的电子能量弛豫时间与通过四波混频技术测量得到的结果一致。通过与其他超快光电探测技术比较，讨论了单色皮秒太赫兹泵浦–探测在电子和光电子材料研究中的主要优势。本研究取得的结果表明，基于自由电子激光的“单色皮秒太赫兹泵浦–探测”技术，可为电子和光电子材料的电子动力学特性研究提供新的实验测量方法，为脉冲型太赫兹自由电子激光的应用拓展新的研究领域。

量子自旋液体是一种超越朗道对称性破缺理论以及费米液体理论描述范式的新奇量子物态，具有高度的长程纠缠性质，但即使在零温极限下也不会形成长程磁序。除了自身丰富的奇异物理性质外，量子自旋液体还被认为与高温超导的机理密切相关。此外，某些具有非阿贝尔拓扑序的量子自旋液体态，还具有容错拓扑量子计算方面的潜在应用。自从P. W. Anderson于1973年提出共振价键态的概念以来，理论上对量子自旋液体态的刻画已经趋于完备。借助格点规范场理论的有效描述人们对量子自旋液体的低能性质及其存在性已有了深刻的认知，而一些严格可解自旋模型的构造更是进一步在理论上确认了量子自旋液体的存在。尽管近年来实验上提出了系列量子自旋液体候选材料，但在真实材料中的实现与完全证实仍为现代凝聚态物理中探索的前沿课题。

为解决上述问题，本文作者提出了一些具有明显特征并且鲁棒性较好的实验信号作为探测量子自旋液体态的强有力证据。对于具有背景规范通量的自旋液体态，尽管没有破坏任何物理对称性，晶格动量的分数化体现在动力学性质上而引起谱学周期性的增强，作为分数化特征的直接反映。对于具有自旋子费米面的自旋液体态，适当的外磁场会劈裂自旋子能带。费米面处大量无能隙激发所造成动量零点处的V型谱学特征演化为塞曼劈裂能处的X型谱学特征，并且谱学强度也会向该能量处转移。在热输运性质方面，热霍尔效应能够反映出量子自旋液体的内禀规范结构，尤其是量子热霍尔效应体现出自旋子能带的拓扑性质。

本研究提出的信号特征均为量子磁性材料中自旋液体态所独有的性质，且可以使用目前的实验手段观测，因此有助于在实验上对量子自旋液体的探测及证实。

高温超导体作为典型的强关联电子体系，其中电子与晶格、轨道及自旋等存在密切的相互作用。探测和研究这种多体相互作用，对理解高温超导体的宏观物理性质及超导电性机理至关重要。随着测量精度的不断提升，角分辨光电子能谱技术已经从传统的能带测量工具发展成为研究材料中多体相互作用的独特实验手段。角分辨光电子能谱在铜氧化物高温超导体中的多体相互作用研究方面已取得了许多重要成果，观察到了多个能量尺度及其耦合。相对而言，对铁基超导体中多体相互作用的研究却报道得很少。

本文作者利用高分辨率的激光角分辨光电子能谱技术，研究了铁基超导体LiFeAs 的电子结构和多体效应。他们首次在LiFeAs的正常态和超导态的电子自能中， 明确观测到三个特征能量尺度，其能量分别对应~20 meV, ~34 meV和~55 meV。进一步的分析表明，前两个能量尺度与LiFeAs 中的声子模相对应，可以归结于电声子相互作用，而~55 meV 的能量尺度则不能用电子与单个声子或者电子与磁子相互作用等进行解释，这意味着在LiFeAs 中可能存在电子与更高能量激发的相互作用。这些结果提供了铁基超导体中存在电子-玻色子耦合的直接证据，也为进一步研究电子-玻色子耦合在铁基超导体超导机理中的作用提供了重要信息。

具有智能响应型的织物是当前的研究热点之一，其中对湿度具有响应的纤维材料，如蚕、棉、麻等已得到研究者的广泛关注。为了进一步提高湿度响应的灵敏性，拓展织物的使用范围，本文采用了透气性好、散热性强的竹纤维作为构建智能织物的材料。本文研究发现竹纤维除了具有纤维间的孔隙之外，在纤维内部也存在微孔，这使得竹纤维的吸湿速率高于之前报道的蚕丝和棉纤维1.5倍以上。本文利用加捻和自平衡固定的技术制备了湿度响应的旋转与伸缩驱动器，并尝试了其在智能服装方面的应用（Video）。由于竹纤维对水分子的吸收能力更强，因此竹纤维经过水浸泡之后，竹纤维的晶相被部分破坏，并在干燥后可重新生成。这赋予了竹纤维形状记忆的特性，进一步拓展了湿度响应性织物的可能应用。

近年来，拓扑半金属作为一类新的拓扑材料因其独特能带结构得到了物理学家极大的关注。拓扑半金属是无能隙的，其导带和价带会在布里渊区的某些点或者闭合曲线上接触，从而形成的费米面是在晶格动量空间中一些孤立的节点或节线。按其特点，拓扑半金属分为外尔半金属、狄拉克半金属和拓扑节线半金属。拓扑半金属因为其独特的能带结构使其具有许多独特的输运性能，在降低电子器件能耗上具有较高的应用价值。

本文作者提出了一种新的产生狄拉克半金属的方法。在正方晶格中的某些近邻点跃迁引入一个跃迁伴随相位，即派尔斯（Peierls）相位,从而把正方晶格诱导为狄拉克半金属。最有意思的是，狄拉克点在布里渊区的位置以及狄拉克锥的各向异性程度可以通过Peierls相位的大小来调节。此晶格还具有一种复合的反幺正对称，狄拉克点受其保护，可以通过此对称随Peierls相位的变化完美地解释在布里渊区内狄拉克点随Peierls相位的移动。

本文提出的模型可以利用现有技术在光晶格冷原子系统实现。利用光晶格冷原子系统所具有的精密操纵性，在本模型的基础上可以通过对Peierls相位的调节来对拓扑半金属的更多特性进行研究。

官网：http://cpb.iphy.ac.cn  

https://iopscience.iop.org/journal/1674-1056