二维磁性材料的研究推动了现代纳米电子器件的发展。寻找本征的具有磁性的层状材料，为探索研究新的二维磁性材料、制备二维电子器件提供了重要的材料基础。近来，本征二维反铁磁拓扑材料的发现引起了人们的广泛关注和兴趣。EuIn₂As₂被预言是一种轴子拓扑绝缘材料，它具有典型的反铁磁序和层状的晶体结构，其潜在的多种拓扑量子效应可以为未来新型电子学器件提供新的发展思路。实验结果表明，EuIn₂As₂处于金属态而非绝缘态，本文通过掺杂Ca来调节体系的费米能级和磁性，发现Eu_1−xCa_xIn₂As₂中仍然存在与母体类似的长程反铁磁的结果。反铁磁矩沿面内方向，符合理论预言的轴子态磁结构。在反铁磁转变温度以上发现了铁磁极化子。由此可见，非磁性杂质掺杂对体系的磁性影响不大，但是载流子浓度却降低了一个数量级，费米能级沿电子型方向进行调制。本文的研究为在二维磁性材料中探索和诱导非平庸拓扑态提供了重要信息。

图1  (a)温度依赖的 EuIn₂As₂ 和 Eu_0.81Ca_0.19In₂As₂ 的磁化率曲线 χ(T)，蓝线来自于 EuIn₂As₂ 数据，红线来自于 Eu_0.81Ca_0.19In₂As₂ 数据。测量以零场冷的方式在1000 Oe (1 Oe=10³/(4π) A/m)下进行，外加磁场的方向沿着ab 面。在20 K左右明显观察到一个磁化曲线的尖峰。插图为温度依赖的 Eu_0.81Ca_0.19In₂As₂ 的磁化率倒数 1/χ= H/M 曲线，其中H 为外加磁场，M 为样品的磁化强度，虚线表示的是根据居里-外斯定律拟合的曲线。(b) Eu_0.81Ca_0.19In₂As₂ 的磁滞回线测量结果，外加磁场分别沿着晶体的ab 面和 c 轴。插图为放大方框区域内的曲线，其中黑色(右)对应磁化强度，蓝色(左)对应磁化强度微分，可以观察到微分曲线有一个明显的尖峰。(c)外加磁场沿晶体的ab 面方向时，样品在温度为2, 10, 15, 20和30 K时的磁化强度随磁场变化曲线。(d)外加磁场沿晶体的c 方向时，样品在温度为2, 5, 15, 20, 30, 35, 40, 60, 70和80 K时的磁化强度随磁场变化曲线。

本文基于拓扑反铁磁层状材料EuIn₂As₂体系，系统研究了在掺杂19%Ca元素后磁性和输运性质的变化。掺杂样品后，仍然存在长程反铁磁序，空穴载流子浓度降低一个量级，使得费米能级抬升，为探索二维磁性材料并诱导非平庸拓扑态提供了一个很好的平台。

最近，二维铁磁材料的发现加速了自旋电子学在超低功耗电子器件方面的应用。其中，Fe₃GeTe₂通过实验调控，比如界面层间耦合和离子液体调控，可以使其居里温度达到室温，具有广泛的应用前景。本文基于密度泛函理论与非平衡格林函数方法，研究了Fe₃GeTe₂/石墨烯二维异质结在有无氮化硼作隧穿层情况下的输运性质。结果表明: 当Fe₃GeTe₂/石墨烯之间为透明接触时，由于电子轨道杂化，在 ± 0.1 V偏压下可以实现有效的自旋注入。通过加入氮化硼作为隧穿层，则可以在更宽偏压范围[–0.3 V, 0.3 V]内实现高效自旋隧穿注入；并且，由于Fe₃GeTe₂与石墨烯电子态在布里渊区的空间匹配程度取决于电子自旋方向，相应出现的自旋过滤效应导致了接近100%的自旋极化率。这些研究结果有望推动二维全自旋逻辑以及相关超低功耗自旋电子器件的发展。

图1  (a) 透明接触器件的I-V 曲线；(b) 透明接触器件石墨烯沟道中的自旋极化率；(c) 隧穿接触器件的I-V 曲线；(d) 隧穿接触器件石墨烯沟道中的自旋极化率。

作者利用密度泛函理论结合非平衡格林函数研究了利用二维铁磁材料Fe₃GeTe₂向石墨烯注入自旋的效率。构建了有无氮化硼作为隧穿层两种情况下的二端口器件模型，分别分析了透明接触和隧穿接触下的输运机理。由于Fe₃GeTe₂/氮化硼/石墨烯异质结特定的电子结构特性，在隧穿接触下可以实现接近100%自旋注入，这对于基于二维材料的自旋逻辑器件很有意义。

通过小分子配体结合(如砷剂)来恢复p53突变蛋白活性是抑癌蛋白靶向治疗的重要策略，但p53蛋白在功能恢复过程中的分子集体动力学变化及其作用等机制基础尚不清楚。本文基于全原子弹性网络模型的正则模式分析了p53蛋白位于太赫兹频率的低频集体振动模式，以期解析砷(III)对p53突变蛋白功能恢复作用所涉及的物理机理。结果表明，在砷(III)配体结合后p53突变蛋白的DNA结合域的最低频率集体振动模式得到了有效恢复。进一步从原子骨架波动和太赫兹频率振动模态统计的角度分析了p53蛋白分子功能恢复的运动特征，并基于残基动力学相关性讨论了其运动耦合机理。本文从太赫兹生物物理的角度揭示了砷(III)对p53蛋白活性恢复的可能机制，为蛋白分子低频运动特性与蛋白功能之间的联系提供了新的证据。

图1  p53C蛋白晶体结构　(a)砷(III)结合位点没有砷(III)结合时的局部细节；(b)砷(III)结合位点在砷(III)结合时的局部细节；(c) R249残基与相邻区域相互作用的局部示意图. 颜色标注如下: L1环及相邻区域(残基序列112—141)为黄色，L2环及相邻区域(残基序列163—195)为蓝色， L3环(残基序列236—251)为红色，H2螺旋(残基序列271—286)为紫色，DNA为青色/绿色。除非注明，后图颜色标注一致。

基于全原子弹性网络模型计算了p53蛋白的低频振动，阐释了砷(III)对突变p53蛋白功能恢复作用的太赫兹生物物理机制，为p53蛋白分子低频运动特性与蛋白功能之间的联系提供了理论依据。稿件内容对于可以从事太赫兹生物物理及生物医学相关学科的研究人员的具有广泛的影响，学术价值对于太赫兹生物领域十分重要。下一步将将结合蛋白化学制备样品，通过太赫兹检测，在实验上加以验证。如若类似计算结果可以在实验上得以验证，将是非常重大的成果。

对二维声学超材料与常规材料界面处的负向Schoch位移进行了研究。研究表明，在界面处增加合适厚度的覆盖层，当声波在某一频率附近从常规材料向近零折射率材料传播时，反射声波相对于入射声波会在界面处发生负向Schoch位移，此时，超材料的有效体积模量倒数值趋近于零从而使它成为一种折射率近零的声学材料；同时，超材料有效阻抗的极大值和反射系数的极大值都在这一特殊频率处且反射系数虚部相位在对应频率处有π rad的相位突变; 研究还发现，发生负向Schoch位移的频率位于MK 方向第一带隙中且靠近上边界的通带频率。常规材料界面处的Schoch位移通常是正向的且大小可忽略不计的，本文利用近零折射率声学材料实现了负向的Schoch位移，为设计出基于界面声波的声学器件提供了一种新的理论参考。

图1  (a) 超材料的带结构(R = 0.224a)；(b) n_eff, ρ_eff, 1/κ_eff随F的变化；(c) 声波以带隙下边界频率(F = 0.309)入射时超材料的声压场图。

论文利用常规材料与超材料的界面处增加覆盖层的结构模型，通过调节覆盖层的厚度激发表面波和漏波和产生，从而得到了负向Schoch位移，进一步调节覆盖层下超材料的散射体半径而获得负向Schoch位移随着上述参数的变化情况。结果表明在负向位移取最大值时，超材料的等效体积模量的倒数值趋向于零，从而使它成为一种近零折射率声学材料。相比较以前的报道，该文除了利用一个新的结构构型还用到了一种近零折射率声学超材料来实现大的负向Schoch位移，这不但丰富了声学Schoch效应，而且对声超材料的应用也有一定的补充。此外，该文还探究了超材料的带结构与负向Schoch位移的关系：激发负向Schoch位移的声波频率处于MK方向第一带隙上边界附近，并且频率在带隙边界上时负位移达到最大。这种带结构与声学Schoch位移相联系的结论也是以前的报道中没有提到过的新结论。

超疏水表面上液滴因聚并诱导而引起的自弹跳行为具有巨大的潜在应用价值，因此有关问题引起了广泛关注。目前液滴的物性参数对其自弹跳特性的影响却鲜有报道。本文数值模拟了不同的液体物性参数下液滴的聚并自弹跳行为，并利用灰色关联法研究了物性参数变化分别与液滴跳起时的真实弹跳速度及液滴和表面的真实接触时间的关联程度。在无量纲的时间条件下，液滴的聚并自弹跳的动力学特性仅受Oh 数的影响。在真实的时间条件下，黏度变化与液滴聚并所需的真实时间无关，而减小密度比会同时减少聚并过程和跳起过程中所需的真实时间。无量纲的弹跳速度随着Oh 数的增大而减小，而减小黏度和密度都会增加液滴跳起时的真实弹跳速度。根据灰色关联度的计算结果可知，黏度的变化与真实弹跳速度的关联性更高， 密度的变化与真实接触时间关联性更高。

图1  不同密度比条件下流场的速度矢量图　(a), (d), (g) t* = 1.309; (b), (e), (h) t* = 2.686; (c), (f), (i) t* = 3.257

论文深入分析了流体物性对超疏水表面液滴自弹跳现象对的影响规律并给出了详细的机理解释，并利用灰色关联法研究了物性参数变化分别与液滴跳起时的弹跳速度及液滴和表面的接触时间之间的关联程度。论文研究结果具有重要的基础研究价值，并且对物理机理和现象的阐述很深入，模拟结果对认识液滴聚并后的运动过程有意义。

利用量子化学第一性原理计算, 对FeB₂₀和Fe₂B₂₀团簇的几何构型、电子结构以及由激光诱导的超快自旋动力学进行了研究。计算结果发现，FeB₂₀团簇中Fe原子倾向吸附于B₂₀管内，而Fe₂B₂₀团簇的两个Fe原子分居管内外时更稳定。后者由于磁原子个数的增多，引入了更多的d电子态而表现出结构整体能级的下移；同时，由于该结构两磁原子吸附环境的不同，使得其能态具有不同自旋局域的可能性。基于体系所得多体电子基态和激发态，在特定激光脉冲诱导下，在两个团簇上均实现了亚皮秒时间尺度内的超快自旋翻转和自旋交叉两种动力学过程。其中前者均可逆，且保真度都高达89.7%及以上，后者保真度略低，均在78%及以下。另外，在Fe₂B₂₀团簇上，实现了两个Fe原子之间的超快自旋转移动力学，其所需激光能量由于初末态较大的能级差和较多的中间态参与而较之其他动力学最高。本文工作为吸附磁原子的管状硼团簇体系上所实现的超快自旋动力学功能进行了预测，可望对其未来的实验实现以及相关自旋逻辑功能器件的设计和应用提供理论指导。

图1  超快自旋翻转动力学　(a) FeB₂₀团簇的自旋翻转过程；(b) Fe₂B₂₀团簇的自旋翻转过程。其中各动力学中初态、末态和中间态分别由黑色虚线、红色实线和点线表示。

本文利用量子化学第一性原理方法，对吸附单原子和双原子 Fe 的硼团簇体系 Fe_mB₂₀ (m = 1, 2) 的几何构型、能级分布及超快自旋动力学进行了研究。其研究方法可靠，内容丰富，表达合理，图表清晰，结果正确可信，具有很好的参考价值。

《物理学报》2021年第12期全文链接：

http://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2021/12