本文主要介绍了北京理工大学邹炳锁团队近年来在部分II-VI族半导体中所观察到的一种元激发—— excitonnic magnetic polaron磁极化激子的行为。概述了作者在稀磁半导体微纳米结构中的EMP及其发光动态学光谱、自旋极化激子凝聚态的形成方面取得的一些进展，展望了未来可能在自旋光电子器件、磁控激光、光致磁性等量子技术方面的潜在应用。

由于对象、手段和认识水平等原因，尽管学者很关注其中的物理问题，也很看好其未来的重要意义，但当前条件下所能获得的信息和成果还是较初步的。一是自旋耦合的激子在宏观结构中是可以观测到的，通过微区发光可以研究稀磁半导体结构中的磁性，其中铁磁耦合的过渡金属离子作为磁性来源之一，可以通过其d-d辐射跃迁的移动直接观测到，这种情况与在宏观过渡金属化合物中的行为明显不同；显然这种自旋耦合离子的光学跃迁效应，已经可以作为一种调谐磁性和发光颜色的途径了。二是自旋极化的过渡金属离子聚集体可以束缚大量的激子，像强磁场一样形成局部的自旋极化激子凝聚态，并产生单模激射，用于量子调控；这一效应还有可能成为未来在稀磁半导体中实现激子玻色爱因斯坦凝聚的一种途径。

作者之所以研究这个问题，有以下几个原因：第一，自旋极化的电子及其输运是自旋电子学关注的核心。它研究的是电子的基态问题，因为关联效应、结构效应、浓度效应等已经很复杂了。近年来又出现了拓扑绝缘体和二维材料，均使自旋的特点可以凸显到很多应用当中，可见在低维结构中自旋及其关联问题仍有很大空间，在应用中的预期也很大。如薛其坤课题组实现的反常量子霍尔效应，预期可实现下一代高效量子信息处理的通道材料[Cui-Zu Chang, et al., Science, 2013, 340(6129): 167—170]。然而在当前的信息时代，仅仅依赖电子的行为实现信息的高效处理，是力有未逮的。在固体的元激发或准粒子中，电子是除了原子最重的，而且还是费米子，容不得其他费米子的存在，这些都将限制它处理信息的容量和速度。因此近几年固体中的激子、光子、声子和自旋波量子等各种量子的相关研究大行其道，就不奇怪了，因为它们都是玻色子，质量很小，状态可以叠加，所以未来的信息处理的潜力非常大。另外，等离激元可以发光，可与光子耦合，发展非常迅速。除等离激元外都是玻色子量子，有自旋，是激发态，缺点是除光子外寿命有限，如何产生和利用它们非常重要，需要加强研究。光子的自旋和磁场已经确认，其自旋相关性质研究也已有了很多新发现，其他粒子的相关行为不容忽视。在关心拓扑绝缘体、马约拉纳费米子和斯格明子的同时，也应该关注自旋极化的激子。芯片领域需要新概念，光子芯片已经有了，且发展前景光明，将来激子芯片也会有的。自旋耦合激子的高稳定性和易于产生的优点，为激子芯片被应用提供了可能。

第二个原因是，量子的宏观凝聚现象是物理学家关注的核心问题之一，电子的凝聚相之一是超导态，可见意义非凡。光子已经被证明可以凝聚，自身也存在不弱的磁场，自旋波量子可以凝聚。激子的凝聚现象虽然有很多报道，但一直未被确认。其中一个实验是借用微腔中的相干光子捆住激子，利用强大的微腔激光模式并通过极化激元实现激子凝聚，就像陈张海课题组报道的那样[ Wei Xie, et al., Phys. Rev. Lett., 2012, 108: 166401]。既然如此，能否用有限限域自旋极化的激子实现激子的凝聚呢？在什么样材料中可以实现？能像预期的那样实现室温凝聚吗？是瞬间凝聚还是亚稳态凝聚？通过用外加磁场还是内禀自旋态？玻色子激射与BEC激子凝聚态是什么关系？这种凝聚态与周围的少量电子的背景有关吗？这样的自旋极化激子凝聚能产生瞬态强磁场吗？…… 这里面问题很多很多，研究潜力非常大。

第三，作者发现少离子的过渡金属离子掺杂会直接导致其铁磁耦合，其d-d跃迁在半导体带隙内表现的能否像弗伦克尔（Frenkel）激子一样呢？这种有机分子的弗伦克尔激子相互作用在自然界中给我们带来了光合作用、生命和能源，意义非同小可。但过渡金属离子的局域激子串或团簇能否像有机分子的弗伦克尔激子一样？是否产生超辐射？在什么条件下实现？为什么在体结构中出现的反铁磁耦合没有了？为什么之前体结构中强调的强电子关联消失？这是如何发生的？如此多有趣的问题放在这里，不能视而不见。

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20181211

激光在人们生产生活的各个领域发挥着重要的作用，然而受增益介质发射谱线的限制，某些波段的激光不能通过受激辐射直接产生，因此需要利用非线性光学技术进行频率转换。深紫外（λ< 200 nm）相干光由于波长短、能进行更高精度加工的优点，可以应用于激光超高分辨光刻、生物医学、高精尖科研设备、光化学合成和高精度激光加工等领域。

深紫外全固态激光器具有系统简单、结构紧凑、稳定性好和寿命长等优点，同时其光束质量好、线宽既可压窄也可实现宽调谐，已成为产生深紫外光源的重要研究方向。目前限制深紫外全固态激光器发展和应用的关键问题是缺乏能够在该波段进行频率转换并且产业化应用的非线性光学（NLO）晶体材料。因此，该领域的各国科学家都在积极探索并发展新一代的深紫外NLO晶体材料。目前仅有KBe2BO3F2（KBBF）晶体能够实现Nd：YAG的直接六倍频深紫外激光（λ=177.3nm）输出。然而，KBBF晶体存在严重的层状生长习性，并且其原料氧化铍有剧毒，极大地制约了其商业化生产和应用进程。根据阴离子基团理论，以BO3基团为基本结构单元形成的类[Be2BO3F]层状结构仍然是目前最有利于产生深紫外谐波的适宜结构之一，因此，基于KBBF层状结构进行分子工程设计，并开发类KBBF结构的硼酸盐可能是探索新材料的优选策略。

文章通过回顾类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体的发展历程，系统梳理该类晶体材料层状结构特点、不同层间连接方式和光学性能，分析了限制深紫外NLO晶体发展的主要因素，讨论了目前发展类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体材料的主要矛盾和解决策略，以期对未来新材料的创新探索提供借鉴。

KBBF 族晶体结构模型

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南京大学声学研究所噪声与通信声学课题组在有源噪声控制领域研究多年，其研究工作受到国内外同行的广泛关注。该团队应邀撰写了本篇综述，文章简述了有源降噪头靠与虚拟声屏障的发展历史和研究现状，介绍其物理原理和设计方法，评述其在实际应用中的优缺点，并讨论了目前存在的问题及未来相关的研究方向。对于有源降噪头靠和虚拟声屏障方法，理论、数值仿真和实验均已验证了其在复杂噪声场中，在低频范围产生一定大小的静区是可行的。有源降噪头靠系统需要较少的控制源，系统相对简单易实现，但静区范围较小，结合虚拟传声器技术和人头跟踪技术后可实现随人头移动的静区，降噪频率可达中高频；虚拟声屏障产生的静区范围较大，但控制源个数较多，系统复杂，成本高，可通过代价函数和控制源优化，以及主被动混合控制技术来提高有效频率范围和减少控制源个数。

虚拟声屏障

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近年来，国内外先进光源的研究促进了光谱和质谱成像技术的发展。例如，利用极紫外光源的质谱成像技术，可以在纳米尺度上分析痕量元素并且成像；在中红外光谱学领域，具有高功率、低噪声、波长可调谐特点的中红外光梳获得广泛应用，进一步释放了中红外光谱这一“分子指纹图谱”的应用潜力；将同步超快激光脉冲应用于拉曼散射显微成像，不仅提高了光谱采集速度、检测灵敏度、空间分辨率和穿透深度，而且释放了拉曼光谱在非接触无标记检验方面的应用潜力。以上这些技术为痕量检测领域的技术突破提供了基础。

许多痕量检测中，研究者同时关心检验对象的化学组成及其分布规律。通过将成像技术和光谱测量技术、质谱技术等相结合，同步获取目标检验对象的物质组成和二维图像信息，可实现不同材料表面的痕量物质成分及分布的检测，提高检验灵敏度，减少甚至避免传统检测手段中特殊显现剂的使用，对其他检验方法也具有良好的兼容性。先进光源技术在光谱成像、质谱成像等化学成像领域的发展，使得痕量检测可行且更为精准，这对公共安全、环境、食品、医药、考古等领域都具有重要的实用价值。

文章以指纹检验这一典型的痕量检测问题为例，阐述基于光谱和质谱成像技术的化学成像方法在痕量检测方面的应用。从定向针对特定组分的化学成像和非定向的直接化学成像两方面，综述了可见-近红外成像、红外成像、拉曼成像、质谱成像等主要的成像手段在指纹显现或显现增强中的应用。文章所讨论的基于先进光源成像技术的痕量检测方法，有望为不同学科领域的相关检验问题提供有益借鉴。

基于不同化学成像技术的指纹检验应用示例图

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石墨烯以其优异的电学、光学、热学和机械性能在许多领域有广阔的应用前景。李雪松教授团队发明的铜基底化学气相沉积法是目前制备大面积石墨烯薄膜的主要方法。这种方法制备的石墨烯薄膜附着于铜基底上，需要被转移到目标基底上进行后续应用，而转移的过程通常会对石墨烯造成污染，从而影响石墨烯的性质及器件的性能。如何减少或避免污染，实现石墨烯的洁净转移，是石墨烯薄膜转移技术研究的重要课题。文章首先对石墨烯的转移方法做简单的介绍，进而重点讨论由于转移而引入的各种污染物及其对石墨烯性质的影响，以及如何抑制污染物的引入或如何将其有效地去除，最后总结石墨烯洁净转移所存在的挑战，以及展望未来的研究方向和机遇。文章不仅有助于石墨烯薄膜转移技术的研究，对整个二维材料器件的洁净制备也将有极大的参考价值。

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2004年英国曼彻斯特大学两位物理学家用胶带首次成功制备出二维单原子层碳材料石墨烯。自此，各种二维材料被陆续制备出来，例如过渡金属二硫化物、黑磷、二维拓扑绝缘体、氮化硼等。二维体系为现代物理学的发展提供了新的平台与契机，以光学为例，二维材料可以通过极化激元的方式与光子产生超强的相互作用并将其群速度降低几个数量级，这有助于在纳米尺度上对光子进行有效操控。目前在二维材料中发现了多种极化激元模式，为纳米光子学和量子光学的发展开辟了新的方向，而二维极化激元学也成为量子物理的一个重要分支。

二维材料中的极化激元可以将多波段光（可见、近红外、中远红外、太赫兹等）局域至纳米尺度。由于传统光学表征手段受到衍射极限的影响，其微米或亚微米级空间分辨率无法满足二维极化激元学的研究要求。近几年来，近场光学的发展打破了衍射极限的限制，提供了纳米级的空间分辨率和飞秒级的时间分辨率，极大地推动了二维极化激元学的发展，揭示了许多重要的物理现象。

中国科学院物理研究所光物理重点实验室的陈佳宁研究员于2012年首次实现了石墨烯等离激元的实空间成像，成功将中红外光局域至纳米空间，其团队一直致力于低维体系中极化激元现象的研究以及近场光学的发展。邀请该团队撰写的这篇综述文章，介绍了近场光学的基础原理、实验中需要注意的技术细节，并在总结近年来这一方向重要科学成果的基础上给出了未来可能的发展方向。

近场光学的发展提供了纳米级空间分辨率、飞秒级时间分辨率和超高化学分辨率

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20190341

具有变革性特征的红外光电探测器

红外辐射指在电磁辐射频谱中介于可见光和微波之间、波长范围在0.76—1000 μm 的电磁波。人类对可见光的研究已有上千年，但发现红外至今也只有两百多年历史，且直到第二次世界大战后才意识到红外的重要性，红外探测器从那时起也迅速发展起来。红外探测器是决定整个红外探测系统探测能力的核心部件，它已经在军事、空间探索、遥感和生命科学等领域取得广泛应用。随着人类对光电探测不断增长的需求，尤其近几年来在人工智能、大数据、智慧城市等方面对红外信息的探测和智能感知有着强烈的需求，大幅降低红外光电探测器的尺寸、重量、功耗和价格，以及提高探测器的性能（SWAP3）迫在眉睫。在这个历史背景下，一系列新型红外探测器被相继报道。

中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室的胡伟达、陈效双、陆卫等针对红外探测系统中的卡脖子及前瞻性问题做了一系列调研、探索及研究工作，这篇综述系统地介绍了一些国内外具有变革性特征的红外探测器前沿内容，主要包括：人工光子微结构调控的新型红外探测器、基于能带工程的红外探测器、新型低维材料红外探测器，以及传统红外探测器的新方向。未来，这些具有变革性的红外探测器将有可能会被布局在新一代红外探测系统上，有望满足航空、航天、天文、民用等领域对红外物理与技术的强烈需求。

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20190281

在人工拓扑超导体磁通涡旋中寻找Majorana零能模

Majorana费米子最先由意大利科学家Majorana于1937年提出。Majorana费米子是一种特殊的费米子，它的反粒子是其本身。在粒子物理中，中微子被认为是Majorana费米子，但是还没有被实验证实。在过去十几年中，凝聚态物理学家认为可以在固体中构造出性质和Majorana费米子性质类似的准粒子态，即Majorana束缚态。与中微子不同，Majorana束缚态只局限在固体中，可以看成半个费米子，当两个Majorana束缚态准粒子靠得很近时，它们的波函数发生重叠，然后形成一个普通的费米子，即电子或者空穴。另外，Majorana束缚态被认为有非Abelian 统计特性，即在Majorana束缚态中，交换其中任意两个准粒子，波函数不仅在符号上发生变化，而且会引起波函数在Hilbert 空间中发生特殊的相位演化。具有非Abelian 统计特性的准粒子态是拓扑量子计算的基础，而Majorana束缚态则是最简单的具有非Abelian 统计特性的准粒子态，极为适合用于构建拓扑量子比特，实现可容错的拓扑量子计算。虽然在自然界中天然存在的Majorana束缚态还没有被观测到，但是Majorana束缚态在量子存储、量子计算方面的应用前景，给Majorana费米子的研究增加了极大的吸引力。Majorana 费米子存在于拓扑超导体中，然而自然界中的拓扑超导体材料极为稀少。随着拓扑绝缘体研究领域的兴起，凝聚态理论学家提出将拓扑绝缘体与常规的s 波超导体材料结合起来，通过超导近邻效应使拓扑表面态发生超导转变，在这种异质结中可以形成Majorana 束缚态。这种构造拓扑绝缘体/超导体异质结的方法极大地拓展了拓扑超导体材料的选择范围。

上海交通大学贾金锋教授团队应邀撰写文章，介绍了课题组近些年在拓扑绝缘体/超导体异质结中通过超导近邻效应实现拓扑超导体和探测Majorana费米子的一系列实验工作和重要突破。Majorana零能模对拓扑量子计算具有极其重要的意义，文章从拓扑超导异质结的制备、磁通态的观察、零能模存在的迹象包括空间分布和自旋极化等方面做了全面而准确的介绍，具有很好的学术价值。

(a) 拓扑超导体5 QL Bi2Te3/NbSe2在0.1 T外加磁场下磁通涡旋的零偏压dI/dV映射图；(b) 在磁通涡旋中心用自旋极化的针尖测得的dI/dV谱；(c) 在离磁通涡旋中心10 nm远的地方用自旋极化的针尖测得的dI/dV谱；只有在Majorana束缚态存在的区域，dI/dV谱零偏压电导峰强度才与磁场方向有明显的依赖关系，这是Majorana束缚态存在的一个有力证据。

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重费米子化合物是一类典型的强关联电子体系，通常存在于含有f-电子的镧系或者锕系金属间化合物中，是一类复杂但蕴藏深刻物理内涵的材料体系。大多数重费米子体系在低温表现出费米液体行为，其准粒子的有效质量是简单金属的几百到上千倍，具有较大的低温电子比热系数，“重费米子”因此而得名。例如，1975年发现的第一个重费米子化合物CeAl3的低温比热系数高达1.62J/(mol·K2)， 比常规金属高出几个数量级（如Cu 或Au 的电子比热大约为1 mJ/(mol·K2)）。人们普遍认为, 这类重电子行为起源于重费米子化合物中局域f电子与巡游电子通过近藤效应而产生的相干杂化。1979年，第一个重费米子超导体CeCu2Si2的发现，挑战了当时超导与磁性不能共融的普遍观点，开启了非常规超导研究的新时代。重费米子超导与高温铜基超导、铁基超导等非常规超导体表现出类似的电子相图和性质，但重费米子超导材料通常比较干净，并且可以通过压力进行调控，从而对揭示非常规超导的本质特征，理解高温超导的配对机制具有重要意义。与其他非常规超导体相比，重费米子超导的性质更丰富，其超导态可以表现出自旋单态，自旋三重态或者两者的混合。此外，重费米子体系的特征温度都比较低，其基态可以通过压力、磁场或掺杂等外界参量进行有效调控, 是研究量子相变、超导及其相互作用的理想体系，而重费米子材料中多参量、多自由度的量子调控研究为建立统一的量子相变理论提供了思路。近年来，重费米子研究与其他新兴领域紧密结合，持续焕发出勃勃生机。比如，重费米子与拓扑电子态的结合促进了强关联拓扑态的相关研究，发现了拓扑近藤绝缘体（topological Kondo insulator）和外尔近藤半金属（Weyl Kondo semimetal）等系列新的物理体系和现象。另外，重费米子体系还表现出更多奇异的量子态或者量子现象，包括隐藏序、轨道序、FFLO态等。

浙江大学袁辉球教授课题组的特邀综述文章，对重费米子研究领域的历史发展、关键问题和研究热点做了全面的介绍。文章介绍了重费米子研究的发展历史和国内外研究现状, 概述了几类典型的重费米子材料体系的物理性质，并重点探讨了体系中重费米子超导、量子相变和强关联拓扑态等前沿科学问题，并同时报道了其课题组在这些方面的最新研究成果。

(a) 典型重费米子体系CenMmIn3n+2m（M = Co，Rh，Ir；n，m为整数）的晶体结构（以M=Rh为例）；(b) 理论上提出的关于重费米子的全局相图，以及CeRhIn5可能的的零温压力-磁场相图（示意图）在其中的对应；(c) 实验上CeRhIn5在压力调控下的相图;  (d) 实验上CeRhIn5在磁场调控下的相图

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20190801

超短脉冲激光在工业、军事等领域的需求日益增长，在太赫兹产生、光成像和超连续谱产生等方面也有重要的应用价值。目前，工业上主要以光纤激光器和固体激光器为主，光纤激光器结构简单、成本低、稳定性好，而固体激光器输出能量大、峰值功率高、光束质量好，两种激光器均具有各自的优势，可根据现实需要进行选择。其中，饱和吸收体是获得超短脉冲激光的关键器件，在现有商业系统领域中，普遍使用的饱和吸收体是半导体饱和吸收镜(SESAM)，在过去的几十年间，SESAM得到了迅速发展，实现了商业化，并在光纤激光器、固体激光器和薄片激光器等领域得到应用。然而，SESAM需要特别设计，才能实现特定波段锁模，无法实现宽波段调制，制备成本高且流程复杂，从而限制了SESAM的发展。对于采用非线性偏振旋转效应实现的光纤激光器，容易受光纤波动的影响，无法实现自适应脉冲产生，因此，探索新型饱和吸收体来实现超短脉冲激光，仍是一个有价值的热点的课题。

近年来，二维材料的出现使得超快激光器得到了迅速发展，二维材料是原子层状材料，它的厚度可以为单层或者几层，具有较强的层内共价键和较弱的层间范德瓦耳斯力，在没有层间相互作用的干扰下，电子的运动局限在二维系统内，从而导致二维材料具有许多新颖的电学和光学特性。石墨烯是最先被发现的单原子层材料，具有非凡的力、热、电、光等特性，例如宽带吸收调制、超快响应、制作简单等，在鲍桥梁教授和张晗教授的不断努力下，首次实现了基于石墨烯的超快脉冲激光，由此打开了二维材料和超快激光器相结合的大门，为超短脉冲激光技术发展注入了新的活力和动力。随后，拓扑绝缘体、过渡金属硫化物、黑磷、类黑磷材料、MXene和钙钛矿等二维材料被相继报道，极大促进了超快激光的发展，取得了许多创新性成果。

 “基于二维纳米材料的超快脉冲激光器”一文，对超快激光器的现有技术、关键问题和研究热点做了全面介绍，报道了二维材料的制备技术、非线性特性测量技术以及二维材料与腔体的耦合方式，总结了基于二维材料的锁模和调Q激光器的特性，并对激光器的工作波长、重复频率和脉冲宽度等性能指标进行了讨论，最后探讨了基于二维材料超快激光器的发展趋势并进行了展望。我们有理由相信，在二维材料的推动下，超快激光技术的发展将呈现出良好的前景。

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20190751

作为现代科学的重要分支，声学是研究声波的产生、传播与探测的一门科学，它不仅与航空航天、国防、医疗等领域密切相关，也与我们的生活密不可分。实现简单高效的声波调控是声学研究的首要目标。然而，普通天然材料的声学属性通常存在一些限制，如无法通过小尺寸结构调控低频的声波，因此人们迫切需要一种可以有效调控声波传播的人工材料。通过人工地设计材料的结构，可以使其具有更复杂的性质，实现更奇异的功能。声学超构材料就是设计实现这种材料的一门学科，其核心是利用人工结构的复合声学材料实现对声波的有效调控。

在过去十多年，声学超构材料在多个领域迅猛发展，为调控声波提供了新途径，具有重要的理论意义和应用价值。作为一种人工设计的材料，超构材料通常由周期排布的结构单元组成，并具有新颖奇特的声学响应性质。例如，声子晶体作为一类重要的超构材料，它与微观的晶体结构类似，同样具有能带结构。基于能带调控，可有效操纵声波。具有亚波长尺度的共振单元能够引起局域共振效应，表现出特殊的声学性质。另外，随着“拓扑”概念的发展，声学超构材料由于其设计自由度高，可实现电子系统中难以实现的拓扑效应。受到光学、电磁学相关工作的启发，声学超构材料这一领域在过去十多年得到了快速的发展，向我们呈现出众多新颖奇特的性质，使亚波长尺度范围内操纵声波成为可能，为调控声波提供了新的方式，它的研究具有重要的理论意义和实用价值。

南京大学卢明辉教授、陈延峰教授团队的综述文章“声学超构材料及其物理效应的研究进展”，全面综述了近年来声学超构材料的研究概况，介绍了该领域代表性的相关工作，包括奇异声学参数的超构材料、声学超构表面、吸声超构材料、声学超分辨成像、宇称时间对称性声学和拓扑声学等，阐述了声学超构材料的设计理念和方法，并对其技术挑战和应用前景进行了讨论和总结。希望本篇综述对从事声学超构材料、声子晶体、拓扑声学、声学成像等相关领域的研究人员有所帮助。

拓扑声子晶体 （a）引入环流的声学陈绝缘体；（b）基于模式杂化的声学拓扑绝缘体；（c）引入滑移对称性的三维拓扑声子晶体

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20190850

量子计算的概念从费曼最早提出到现在已近40年，在科学家们的共同努力下，提出了一系列可能用于量子计算的物理系统，如囚禁的离子和原子、电子自旋和核自旋、超导量子比特系统等。这些系统各有优点，在量子计算和量子模拟等领域有广泛的应用前景。然而，这些系统也有各自的缺点，例如超导比特系统虽然具有很好的拓展性和操控性，但因为超导比特和环境之间存在较强的相互作用，导致其相干时间不是很长；而金刚石氮空位中心虽然拥有较长的相干时间，但其可拓展性不够。针对这些问题，科学家们始探索将不同的物理系统结合起来的新方案，利用这些新方案来实现一些新奇的应用。

在自旋系综和微波腔耦合的系统中，当样品较小以至于可以近似地认为样品中每个自旋与微波腔的耦合强度都一样时，自旋系综和微波腔之间的有效耦合强度可以表示为geff =√Ng，其中g为单个自旋的耦合强度，N为样品中的自旋数。这里自旋数取决于样品的体积和自旋密度。要增大有效耦合强度就必须增大单个自旋的耦合强度g或增加自旋数N。单个自旋与微波腔的耦合强度较弱，而提升自旋数面临诸多困难，如提高金刚石中氮空位中心 (即自旋) 密度会导致自旋系综的相干时间变短。

在2010年Soykal和 Flatte提出利用铁磁材料中的自旋系综代替顺磁材料中的自旋系综，以便实现微波腔和自旋系综之间的强耦合。不同于顺磁材料，铁磁材料如钇铁石榴石（YIG），不仅天然具有较高的自旋密度(~2:1×1022 cm3 )，而且自旋之间存在较强的交换作用使得自旋系综集体激发的自旋波具有较低的耗散率(~1 MHz)，这使得实验上实现自旋波量子与微波腔光子之间的强耦合、甚至超强耦合成为可能。除此之外，自旋波量子还可以和超导比特、声子和光学光子相互作用。基于自旋波量子与其他量子系统良好的耦合特性，有望以自旋波量子为核心建立不同系统之间信息传递的平台。

浙江大学游建强教授课题组的综述文章介绍了腔自旋波混合系统的发展进程，阐明了自旋波量子与微波腔光子的耦合机制；着重介绍了近期在腔自旋波混合系统中关于非线性和赝厄米性方面的研究进展，其中包括非线性效应引起的腔自旋波量子极化激元的双稳，宇称-时间(PT)对称哈密顿量的实现和PT对称自发破缺相变二阶奇点的观测，以及如何构造非PT对称的赝厄米哈密顿量来实现三阶奇点等。关于腔自旋波混合系统的非线性和赝厄米性还有很多新奇的现象，如腔自旋波混合系统中的多穏现象和更为复杂的对称性破缺相变等。这些现象的研究在实验上依旧是具有挑战性的科学问题，有待科学家们的不懈努力去探索与发现。

PT对称系统中总传输谱|Stot|2随YIG小球位置x以及输入场频率ω的变化情况(a) 理论模拟结果；(b)实验结果

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20191608

剪纸艺术是我国古老的传统民间艺术瑰宝，以一把剪刀，一张薄纸，即可传递创作者的美好寓意。近年来，剪纸和折纸这种古老民间艺术在世界范围内焕发出新的科学思想。特别是2010年以来，剪纸和折纸技术作为一种新颖的三维加工方式在力学、微电子、声学、光学等领域得到了极大的重视，在各个空间尺度都得到开拓性的发展，比如外太空飞行器的太阳能帆板折叠技术、微纳机电系统、生物医学设备以及微纳米级机械和光子材料。在微纳尺度，这项技术无需多层平面堆叠工艺所要求的精准拼接，也不需要激光直写过程中的三维精确平移，就能实现从二维平面图案到三维立体结构的直接变换，所制备的结构在连续性、复杂性、几何构造演化、动态调谐等方面独具特色，为新奇物性的探索提供了一种独特的工具。尤其是中国科学院物理研究所在2018年和2019年分别实现了世界上最小的纳米剪纸和石墨烯折纸，引起了广泛的反响，标志着纳米剪纸/折纸的技术概念和科学思想正逐渐融合为一类独特的研究领域。

鉴于国际上对剪纸文化起源的误解，特别是剪纸文化“有文物古迹可考、无科技文献所依”的现状，同时为展现纳米剪纸/折纸技术在三维微纳加工方面的卓越能力及其应用潜力，为国内同行提供一定的研究参考，《物理学报》邀请北京理工大学李家方教授课题组撰写了综述文章，在前人工作的基础上，对剪纸文化的起源进行了明确性介绍，着重总结了基于聚焦离子束(focused ion beam，FIB)的纳米剪纸加工原理、技术及其应用。文章涵盖了以往的基于FIB折叠/弯曲的研究工作(即“树型”纳米剪纸)，以及近期发展的基于结构拓扑形貌引导的纳米剪纸概念(即“闭环”纳米剪纸)，并介绍了采用这两类加工方法制备的新颖三维微纳结构。进一步对这些纳米剪纸结构的独特光学功能进行了概述，如多重法诺(Fano)共振及其强耦合作用，超光学手性，超构表面衍射、相位和偏振特性以及光子自旋霍尔效应等。该综述将为剪纸文化的起源问题提供文献依据，为发展多功能三维微纳制造技术（如三维纳米智能制造、新型4D打印等）、表面等离激元光学、纳米光子学、光力学、微纳机电系统等提供新的技术支持和研究思路，进而推动该研究领域的进一步发展。

“闭环”纳米剪纸

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http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.68.20191494