CPL2021年第5期亮点论文，敬请关注！

借助双层石墨烯电声子耦合的法诺共振特性，发展了一种基于扫描近场光学显微镜的纳米尺度局域应变探测新技术。该探测技术具有极高的空间分辨率和探测灵敏度，为探究低维材料中丰富的应变分布提供了机会，也为理解双层及三层石墨烯中的关联物理现象提供了新的思路。

三维强拓扑绝缘体在极限厚度下具有拓扑相变的行为，可以以此来实现量子自旋霍尔效应。其原理是由于量子限域效应，随着厚度的变化体系能隙的极性随之可能发生震荡。同时理论上此系统中的拓扑相变还可以通过外加电场来实现，但是目前实验上还没有发现该相变的证据。近年来，层间扭角被证实为调控体系中电子相互作用模式的一种重要手段。强三维拓扑绝缘体Sb2Te3等材料具有范德瓦尔斯层状堆叠的结构，是测试层间扭角对拓扑绝缘体性质影响的绝佳体系。本文充分利用分子束外延的非热力学平衡生长模式，实现了三维拓扑绝缘体Sb2Te3具有不同层间扭角的极限厚度下的超薄膜。我们发现其中表面态的杂化能隙随扭角在很大范围内变化，并严重偏离了本征的能隙值，同时在某些情况下能隙为零。这些证据表明了由扭角变化产生的层间耦合变化可以用来调节杂化能隙，并可能引起拓扑相变。这为在此类材料中实现量子自旋霍尔效应或者发现全新的物理效应提供了一种新的思路。

不同于向列序的FeSe超导体，水热Fe1-δSe（δ 很小）单晶薄片的正常态呈现金属-非金属渡越行为，不存在任何电子向列序迹象。同时其超导Tc（=13.2 K）和零温上临界磁场Hc2(0) (~42 T）明显提高。而且Hc2(0)是各向同性的，并超过泡利极限（约1.8倍）。

发现了具有Kagome格子的CsV3Sb5在压力下呈现双dome状的超导相图，通过原位实验与第一性原理计算，证明超导再进入现象与低频振动模增强所导致的电声耦合变化有关。更重要的是，压力诱导的超导物性可稳定至100 GPa。

发现新型Kagome金属CsV3Sb5超导混合态的面内载流子散射存在强烈的二重各向异性。揭示其超导相变起始于Tc~3.5 K，而不是之前报道的Tc~2.5-2.8 K。一旦降温至T≲2.8 K，超导抗磁信号和下临界磁场（Hc1）由缓增变为陡升。同时，混合态面内载流子最强散射方向偏转60°，与Kagome晶格的C6旋转对称性一致。上临界磁场（Hc2）的实验和拟合结果显示至少双带超导特征。

近些年来，机器学习方法在凝聚态物理领域受到了广泛的关注。在这篇文章中，作者考虑一维具有周期性的无相互作用电子系统，并基于高斯过程方法设计了一个机器学习模型来描述系统的动能泛函。相比于已有的经验泛函，机器学习得到的动能泛函可以将一维周期系统的动能计算精度提高到化学精度以内。我们的工作探索了动能泛函研究中的一个新的方向，并有助于进一步推动无轨道密度泛函理论的发展。

超极化气体是原子分子物理、粒子物理与核物理、凝聚态物理乃至基础物理研究中广泛使用的一种精密技术。本文介绍了在中国散裂中子源研发的超极化氦三气体制备系统，并展示由该系统制备超200小时寿命的极化氦三中子自旋过滤器。这项技术所达成的指标已达到国际先进水平，拓展了以超极化气体和中子散射为基础的一系列材料与基础物理常数研究新方法。

强紫外脉冲泵浦下，电子-转动耦合效应能极大的影响双原子分子核动力学行为。随着近年来x射线自由电子激光(XFEL)的发展，强XFEL触发分子俄歇动力学过程是实验和理论研究的广泛关注点之一，此时电子-转动耦合效应将引入多大的物理效应，是理论研究工作亟需回答的物理问题。本文以CO、CH⁺分子为例，研究了强XFEL作用下的总电子产率(TEY)、分子取向(Alignment)、光吸收谱(XAS)和俄歇电子谱(RAS)等，发现芯激发态的俄歇衰变过程，能够极大的削弱电子-转动耦合效应对芯激发分子动力学的影响；但是在激光场很强时（~10¹⁶ W/cm²），电子-转动耦合效应对分子取向、光吸收谱等有重要的影响。因此，理论模拟XFEL分子相互作用时，一般情况下，电子-转动耦合效应不重要；但是在强激光、小分子、L/M壳层等情况下，电子-转动耦合效应带来的影响需要充分考虑。本文完善和指出了相关理论方法在强XFEL分子作用时的适用性。

在实验上，当激光脉冲垂直入射到单层石墨烯上，观察不到太赫兹波的发射，为此，本文提出了利用少周期激光脉冲垂直入射到单层石墨烯上，通过优化激光脉冲的包络相位(CEP)，能够实现宽频的太赫兹波发射，并且给出了单层石墨烯发射的太赫兹波强度与驱动激光强度、中心波长之间依赖关系。

在磁约束聚变装置托卡马克中，当高能量粒子的压强梯度足够大时，可以直接克服各种阻尼而激发能量粒子模（EPM）不稳定性。EPM会造成高能量粒子的强烈损失，影响约束性能。本文研究了中国环流器2号A（HL-2A）装置上由高能量离子激发的四支频率从30到150 kHz范围的快速向下扫频的宽谱EPM行为，并揭示了高能量粒子的分布对EPM行为的影响。该成果对未来国际热核聚变实验堆（ITER）和中国聚变工程实验堆（CFETR）中燃烧等离子体的研究具有重要意义。

马格努斯霍尔效应是近期在二维非磁材料和弹道输运极限情况下提出的一种霍尔效应，这种霍尔效应非常类似于宏观世界的马格努斯效应。不幸的是，马格努斯霍尔效应通常伴随着一个平庸的横向信号，这妨碍了它的实验观测。利用对称性分析和第一性原理计算，该工作系统地研究了马格努斯霍尔效应的候选材料和实验测量方法，发现垂直于二维平面的镜面和面内二重旋转对称性均能中和平庸的横向信号，从而产生干净的马格努斯霍尔信号。同时，该研究又选择两种具有代表性的二维材料：单层MoS2和双层WTe2定量计算了马格努斯霍尔信号对电场方向的依赖关系，计算结果与对称性分析结果一致，并发现马格努斯霍尔的观测需要大的贝利曲率。该研究结果可以为未来的马格努斯霍尔效应的实验探索提供指导。

反铁磁Half-Heusler材料体系呈现出丰富的拓扑相，包括狄拉克、外尔、节线、三重简并点等拓扑半金属态，是当前凝聚态领域的研究热点之一。本文基于对称性分析和有效模型理论，研究了不同反铁磁构型下Half-Heusler材料的拓扑相及其二阶非线性霍尔响应行为。这项研究不仅提出了一种确定Half-Heusler材料反铁磁构型、区分不同拓扑相的新方案，而且将非线性霍尔效应拓展到磁性体系，提供了实现和调控非线性霍尔效应的一类新平台。

本文使用分子束外延制备出具有锐利界面的反铁磁绝缘体/拓扑绝缘体异质结薄膜MnSe/(Bi,Sb)₂Te₃，输运测量显示该体系存在很强的磁近邻效应。在(Bi,Sb)₂Te₃仅有一个表面与MnSe接触的条件下，其反常霍尔电导可以达到0.1e²/h (1.6 K, 5 T)。

在未来的低维电子器件中，不仅需要高性能的半导体材料，还需要绝缘材料和金属材料。本文通过溶液插层技术将不同原子插入到二维绝缘材料ZnPS3层间，获得高导电性Co-ZnPS3和n型半导体Cu-ZnPS3。这是首次在同一种材料中实现绝缘体、金属、半导体三种状态的调控，为制造同质结及其它横向功能电子器件提供了优秀平台。

本文利用角分辨光电子能谱发现了FeAs基超导体布里渊区中心和顶角之间存在能带复制的现象，扫描隧道显微镜发现的表面√2×√2重构可解释其成因。这种普遍现象的发现为我们理解铁基超导体的电子结构和超导机理提供了新的思路。

拓扑磁振子是磁有序系统中具有拓扑性质的磁激发模式，在自旋电子学中具有潜在的应用，是当前凝聚态物理研究的一个热点。之前人们对拓扑磁振子的研究主要集中于局域自旋磁性系统，而本文则提出了在另一类磁性系统即巡游电子磁性系统中，寻找拓扑磁振子激发的一般性方法。基于投影严格对角化数值方法和对称性分析，本文指出，平带铁磁性、体系的几何构型以及非平庸拓扑电子能带的适当结合可以产生具有非零陈数的巡游磁振子激发模式。该工作为拓扑磁振子的研究和寻找提供了新思路。

磁振子-磁振子耦合能够构建磁振子的量子混合态，是实现磁振子量子复合系统的重要一环。本文为了在人工反铁磁中诱导出磁振子-磁振子耦合，依循对称性破缺和磁振子耦合的内在关联，设计了不对称的铁磁层厚度，利用非对称的等效层间耦合场打破了铁磁层的交换对称性，成功诱导出强磁振子-磁振子耦合。还发现，弱的面内单轴各向异性能够在不同方向上压制或加强对称性破缺的程度，使得磁振子-磁振子耦合也变的各向异性。这为进一步采用对称性原理调控磁振子-磁振子耦合提供了新思路，并有助于推动磁振子器件在量子信息技术上的应用。