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高等研究院和物理科学与技术学院拓扑量子物理团队
连续在《Physical Review Letters》上发表论文

近日,我校高等研究院和物理科学与技术学院陈垂针、江华和杭志宏教授及合作者,连续在拓扑量子物理领域做出重大突破,连续在物理学顶级期刊《Physical Review Letters》上发表了包括一篇封面论文在内的三篇论文。

量子反常霍尔效应绝缘体作为最新的量子材料,在基础物理研究和低能耗自旋电子学器件应用等方面具有巨大的价值。陈垂针教授和北京大学谢心澄教授以及北京师范大学刘海文教授合作,利用Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT)拓扑相变,解释了量子反常霍尔效应绝缘体量子传统相变理论与现有实验观测的偏差,指出结构反演对称性对这一拓扑相变的物理意义。论文题目是“Effects of random domains on the zero Hall plateau in quantum anomalous Hall effect” ,苏州大学是论文的第一单位,陈垂针教授是论文的第一作者。这是BKT拓扑相变理论的最新应用,而正是BKT理论使得高等研究院荣誉院长迈克尔·科斯特利茨(Kosterlitz)教授获得了2016年度诺贝尔物理学奖。


江华教授与北京大学物理学院孙庆丰教授和谢心澄教授、西北大学成淑光副教授、北京师范大学刘海文教授合作,研究了拓扑扭结态的探测和调控。在石墨烯体系中,通过构建AB干涉环,理论预言了可以通过磁场和电场对拓扑扭结态进行有效调控,从而实现测量体系贝里相位和谷自由度的调控。相关工作在《Physical Review Letters》以封面论文发表,论文的题目是“Manipulation and Characterization of the Valley-Polarized Topological Kink States in Graphene-Based Interferometers”,江华教授是论文的通讯作者。这项工作对于拓扑纽结态的表征和进一步利用谷极化电流具有很高的指导意义。


杭志宏教授课题组和日本NIMS研究机构胡晓教授合作,通过对类蜂巢介质光子晶体结构进行变形,成功在微波实验上验证了光的量子自旋霍尔效应,让光无背散射的单向传播。论文的题目是“Visualization of a Unidirectional Electromagnetic Waveguide Using Topological Photonic Crystals Made of Dielectric Materials”,苏州大学是第一单位,物理科学与技术学院博士研究生杨玉婷为第一作者,杭志宏教授为通讯作者。量子拓扑物理完全通过光学/声学等经典波平台进行验证,也可以为新型光通讯器件提供崭新的设计思路。


苏州大学高等研究院由2016年诺贝尔物理学奖获得者、美国布朗大学教授迈克尔·科斯特利茨,美籍华人、2012年国家“千人计划”入选者、美国布朗大学教授凌新生领衔,分别担任高等研究院的荣誉院长和院长。办院以来,一直坚持开展基础性、前瞻性科研和人才培养工作。

陈垂针教授文章链接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.026601

江华教授文章链接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.156801

杭志宏教授文章链接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.217401

(物理科学与技术学院)
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