王秩偉：深耕前沿量子拓?fù)洳牧?/h1>
2019-09-19 18:56:10王霞
時代人物 2019年11期
王霞
在前沿研究中，誰掌握了材料誰就掌握了未來。
記者獲悉，北京理工大學(xué)物理學(xué)院特別研究員、博士生導(dǎo)師王秩偉在拓?fù)洳牧闲阅苷{(diào)控和新材料探索方面進行了長期的研究。最近他們發(fā)現(xiàn)體絕緣拓?fù)浣^緣體材料巨大的負(fù)磁阻現(xiàn)象：通過調(diào)控材料中電子與空穴之間的電荷相互補償，在三元鉈系拓?fù)浣^緣體中實現(xiàn)了體絕緣特性，并進一步發(fā)現(xiàn)該材料的巨負(fù)磁阻現(xiàn)象，這是第一次在拓?fù)浣^緣體材料中發(fā)現(xiàn)巨大的負(fù)磁阻現(xiàn)象。該成果發(fā)表在《Nature Communications》上。
拓?fù)洳牧习ㄍ負(fù)浣^緣體、拓?fù)涑瑢?dǎo)體、拓?fù)浒虢饘俚攘孔硬牧希墙鼛啄臧l(fā)展起來的前沿科學(xué)研究，由于其在自旋電子學(xué)、拓?fù)淞孔佑嬎?、無耗散輸運等方面的潛在應(yīng)用前景，越來越受到研究者的高度關(guān)注和廣泛研究。
“如何實現(xiàn)體絕緣拓?fù)浣^緣體和磁性拓?fù)浣^緣體是拓?fù)浣^緣體領(lǐng)域兩個非常重要的課題，也是實現(xiàn)反常量子霍爾效應(yīng)的先決條件。到目前為止，只有極少數(shù)幾種拓?fù)浣^緣體具有上述性質(zhì)?！蓖踔葌フf。
王秩偉帶領(lǐng)團隊通過熔融法合成高質(zhì)量的體絕緣拓?fù)浣^緣體單晶，并與合作者一起利用紅外光譜和掃描隧道顯微鏡技術(shù)研究了體系的體態(tài)和表面態(tài)，發(fā)現(xiàn)材料的體態(tài)和表面態(tài)都可以自發(fā)形成電子水坑的結(jié)構(gòu)。這種電子是水坑結(jié)構(gòu)普遍存在于體絕緣拓?fù)浣^緣體中，并且是導(dǎo)致負(fù)磁阻的主要原因。
不僅如此，王秩偉第一次在鉈系列拓?fù)浣^緣體中通過元素?fù)诫s方法獲得鐵磁性拓?fù)浣^緣體材料，并系統(tǒng)研究了體系的鐵磁性和電輸運特性。
拓?fù)涑瑢?dǎo)體因為被預(yù)言在實現(xiàn)拓?fù)淞孔佑嬎銠C方面的潛在前景而越來越受到廣泛研究。
王秩偉在實驗上首次發(fā)現(xiàn)CuxBi2Se3超導(dǎo)體中的向列超導(dǎo)電性?！笆紫壤梦覀冏约喊l(fā)展的電化學(xué)插層技術(shù)獲得高質(zhì)量的超導(dǎo)體單晶材料，隨后與京都大學(xué)Yoshiteru Maeno教授課題組合作，利用低溫轉(zhuǎn)角比熱測量技術(shù)在實驗上發(fā)現(xiàn)該超導(dǎo)材料是具有奇配對的向列超導(dǎo)體，從而揭示該材料是自發(fā)晶體對稱性破缺的拓?fù)涑瑢?dǎo)體?！彼f，“同時我們與復(fù)旦大學(xué)封東來教授課題組合作，利用掃描隧道顯微鏡技術(shù)從超導(dǎo)能隙上觀察到了該材料的向列超導(dǎo)電性?！痹摪l(fā)現(xiàn)平息了人們對該材料是否是拓?fù)涑瑢?dǎo)體的爭論。
值得關(guān)注的是，王秩偉還發(fā)現(xiàn)一種新的可能的拓?fù)涑瑢?dǎo)體——TlxBi2Te3。利用元素?fù)诫s技術(shù)第一次發(fā)現(xiàn)一種基于拓?fù)浣^緣體的p-型摻雜超導(dǎo)體，該成果發(fā)表在《Chemistry of Materials》上；同時他還合成了一種新預(yù)言的準(zhǔn)一維拓?fù)涑瑢?dǎo)體Tl2Mo6Se6，并與合作者一起研究了上述兩種材料的電子能帶結(jié)構(gòu)。
王秩偉還致力于探索合成新拓?fù)浒虢饘俨牧希ㄍ舛虢饘?、狄拉克半金屬等新預(yù)言的半金屬材料。他們在手性晶體材料CoSi中發(fā)現(xiàn)兩種新的準(zhǔn)粒子——自旋-1費米子和雙外耳費米子。首先利用化學(xué)氣相輸運法生長出高質(zhì)量的單晶材料，與合作者第一次在體態(tài)布里淵區(qū)的中心和角上位置分別觀察到自旋-1費米子和雙外耳費米子。這是第一次在實驗上觀察到狄拉克費米子和外耳費米子以外的新型費米子。相關(guān)成果發(fā)表在物理學(xué)頂級期刊《Physical Review Letters》上，并被選為“Editors Suggestion”和“Featured in Physics”。
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拓?fù)洳牧习ㄍ負(fù)浣^緣體、拓?fù)涑瑢?dǎo)體、拓?fù)浒虢饘俚攘孔硬牧希墙鼛啄臧l(fā)展起來的前沿科學(xué)研究，由于其在自旋電子學(xué)、拓?fù)淞孔佑嬎?、無耗散輸運等方面的潛在應(yīng)用前景，越來越受到研究者的高度關(guān)注和廣泛研究。
“如何實現(xiàn)體絕緣拓?fù)浣^緣體和磁性拓?fù)浣^緣體是拓?fù)浣^緣體領(lǐng)域兩個非常重要的課題，也是實現(xiàn)反常量子霍爾效應(yīng)的先決條件。到目前為止，只有極少數(shù)幾種拓?fù)浣^緣體具有上述性質(zhì)?！蓖踔葌フf。
王秩偉帶領(lǐng)團隊通過熔融法合成高質(zhì)量的體絕緣拓?fù)浣^緣體單晶，并與合作者一起利用紅外光譜和掃描隧道顯微鏡技術(shù)研究了體系的體態(tài)和表面態(tài)，發(fā)現(xiàn)材料的體態(tài)和表面態(tài)都可以自發(fā)形成電子水坑的結(jié)構(gòu)。這種電子是水坑結(jié)構(gòu)普遍存在于體絕緣拓?fù)浣^緣體中，并且是導(dǎo)致負(fù)磁阻的主要原因。
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