二維量子磁體中的“幽靈軟?！迸cKT物理

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心、北京航空航天大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)和香港大學(xué)的合作研究團(tuán)隊(duì)孟子楊研究員等人借助張量重正化群與量子蒙特卡洛方法確認(rèn)阻挫磁體材料TmMgGaO4（TMGO）的微觀模型為量子伊辛模型，精準(zhǔn)確定了其微觀模型參數(shù)。研究論文發(fā)表于Nature Communications。據(jù)此，研究者預(yù)言磁性晶體T M G O在特定的溫度范圍內(nèi)會(huì)展現(xiàn)出Kosterlitz-Thouless (KT) 相，此項(xiàng)理論工作首次在實(shí)際二維磁性晶體中預(yù)言了K T物理的存在。M旋子在上K T相變點(diǎn)附近急劇軟化，但和通常意義下的軟模不同，并不對應(yīng)某種具體的對稱性恢復(fù)，從這個(gè)意義上，T M G O中的M旋子是一種奇特的“幽靈軟?！?。

(a) TMGO晶體結(jié)構(gòu)及鐘態(tài)有序示意圖。（b）熱力學(xué)相圖。（c）條紋狀有序，贗自旋映射，自旋翻轉(zhuǎn)與渦旋對激發(fā)圖像。（圖片來源于中國科學(xué)院物理研究所網(wǎng)站）

二維自旋阻挫量子磁體 TMGO的量子多體蒙特卡洛動(dòng)力譜學(xué)模擬結(jié)果。（a）（c）（d）運(yùn)用了正確的微觀模型參數(shù)。（b）為之前工作中錯(cuò)誤的參數(shù)結(jié)果，在團(tuán)隊(duì)的研究工作中得到了糾正。（圖片來源于中國科學(xué)院物理研究所網(wǎng)站）

高穩(wěn)定性鈣鈦礦藍(lán)光電致發(fā)光二極管制備

西安交通大學(xué)吳朝新教授等人制備了具有高穩(wěn)定性鈣鈦礦藍(lán)光電致發(fā)光二極管。研究論文發(fā)表于ACS Energy Letters。研究表明多重陽離子調(diào)控策略為新型發(fā)光材料的設(shè)計(jì)開辟了新的途徑。同時(shí)，多重陽離子調(diào)控與“絕緣層—鈣鈦礦—絕緣層”結(jié)構(gòu)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，為未來設(shè)計(jì)兼具高效且高穩(wěn)定的藍(lán)光PeLED器件提供了新策略。藍(lán)光材料及其發(fā)光二極管在照明和顯示中起著至關(guān)重要的作用。近年來，得益于其低成本、光譜易調(diào)諧、高載流子遷移率及高熒光量子效率等優(yōu)勢，基于鈣鈦礦材料的發(fā)光二極管（PeLED）由于高發(fā)光效率成為國際研究熱點(diǎn)。作為白光三原色之一，與綠光和紅光相比，藍(lán)光二極管已被證明是最具挑戰(zhàn)性。

時(shí)間分辨X射線吸收譜打開光催化CO2 還原反應(yīng)的“黑匣子”

中國科技大學(xué)熊宇杰光催化團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院高能物理研究所陶冶的X射線時(shí)間分辨團(tuán)隊(duì)、北京師范大學(xué)張文凱超快光譜團(tuán)隊(duì)合作，利用時(shí)間分辨同步輻射X射線吸收譜和瞬態(tài)吸收光譜，成功捕捉到三聯(lián)吡啶鎳（I I）催化劑在C O2反應(yīng)過程中的動(dòng)態(tài)配位和電子結(jié)構(gòu)信息及電子轉(zhuǎn)移行為，并結(jié)合DFT理論計(jì)算，揭示了均相光催化CO2還原整個(gè)反應(yīng)途徑。研究論文發(fā)表于Journal of the American Chemical Society?？蒲腥藛T利用時(shí)間分辨同步輻射X射線吸收譜，捕捉到激光激發(fā)0.4微秒后Ni(II)催化反應(yīng)中心形成還原態(tài)的Ni(I)中間體。研究了反應(yīng)過程中催化劑的配位和電子結(jié)構(gòu)如何動(dòng)態(tài)演化。

一類新的量子臨界現(xiàn)象

浙江大學(xué)關(guān)聯(lián)物質(zhì)研究中心和物理學(xué)系袁輝球教授團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外合作者首次在純凈的重費(fèi)米子化合物中發(fā)現(xiàn)鐵磁量子臨界點(diǎn)，并且觀察到奇異金屬行為。研究論文發(fā)表于Nature。這一發(fā)現(xiàn)打破了人們普遍認(rèn)為鐵磁量子臨界點(diǎn)不存在的傳統(tǒng)觀念，并且將奇異金屬行為拓展到鐵磁量子臨界材料中。該研究不僅為量子相變研究引向一個(gè)新的方向，并且將銅基高溫超導(dǎo)和反鐵磁重費(fèi)米子材料中觀察到的奇異金屬行為延伸到了鐵磁體系。有助于揭示奇異金屬行為的共同起源。由于超導(dǎo)與量子相變常常有著非常緊密的關(guān)系，鐵磁量子臨界點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)也可以促進(jìn)相關(guān)超導(dǎo)的研究。

離心壓縮機(jī)內(nèi)部流場與溫度場協(xié)同理論研究

中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲(chǔ)能研發(fā)中心研究人員開展了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)離心壓縮機(jī)內(nèi)部流動(dòng)場與溫度場協(xié)同理論研究方面的研究。研究成果發(fā)表于Journal of Thermal Science。新興的壓縮空氣儲(chǔ)能對傳統(tǒng)的離心壓縮機(jī)技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)。通過引入換熱器內(nèi)部流動(dòng)與傳熱協(xié)同理論的思想，獨(dú)創(chuàng)性地提出了高負(fù)荷葉輪機(jī)械內(nèi)部流場-溫度場的場協(xié)同分析方法，該方法不同于換熱器場協(xié)同理論追求高的換熱效率，而是追求工質(zhì)高做功能力。基于能量守恒基本方程，獲得了流場與溫度場的協(xié)同角方程，即葉柵內(nèi)流場速度與溫度場梯度矢量的方向角余弦，提出了協(xié)同面積與能量損失的定量關(guān)系，建立了葉柵內(nèi)部流場—溫度場的協(xié)同理論。

葉輪通道內(nèi)各截面協(xié)同角分布（圖片來源于中國科學(xué)院工程熱物理研究所網(wǎng)站）

葉輪通道內(nèi)各截面協(xié)同面積比分布（圖片來源于中國科學(xué)院工程熱物理研究所網(wǎng)站）

狄拉克半金屬在量子極限下的霍爾熱電導(dǎo)平臺

北京大學(xué)物理學(xué)院吳孝松研究員與南方科技大學(xué)張立源教授、美國麻省理工學(xué)院傅亮教授、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室顧根大教授等合作，在強(qiáng)磁場下使狄拉克半金屬ZrTe5進(jìn)入量子極限態(tài)，觀測到了巨大的磁熱電效應(yīng)和不同尋常的霍爾熱電導(dǎo)平臺，并給出了理論解釋。研究論文發(fā)表于Nature Communications。這項(xiàng)研究制備了高品質(zhì)的ZrTe5晶體，樣品理論分析表明，該平臺的出現(xiàn)是三維狄拉克/外爾費(fèi)米子在量子極限下的獨(dú)特輸運(yùn)行為，為研究此類拓?fù)潴w系提供了獨(dú)特的研究手段，也證明了拓?fù)浒虢饘俨牧显跓犭婎I(lǐng)域的應(yīng)用潛力。具有極低的載流子濃度和超高遷移率，從而能夠探測狄拉克點(diǎn)附近的本征性質(zhì)。

熱帶太平洋變暖導(dǎo)致降水年際變率增強(qiáng)的物理機(jī)制研究

中國科學(xué)院大氣物理研究所吳波研究員等與日本氣象廳氣象研究所（MRI/JMA）Hirokazu Endo博士和Akio Kitoh博士合作，采用基于單獨(dú)大氣模式（MRI_AGCM3.1H）的理想模擬試驗(yàn)，研究了氣候態(tài)SST增暖影響北半球冬季赤道中東太平洋降水年際變率的相關(guān)物理機(jī)制。研究論文發(fā)表于Climate Dynamics。水汽收支分析表明垂直速度的增強(qiáng)對厄爾尼諾相關(guān)的降水異常增加貢獻(xiàn)最強(qiáng)，而變暖下水汽增加的作用次之?；跐耢o力能的診斷分析表明垂直速度的增強(qiáng)源于低層暖濕空氣的向上輸送項(xiàng)增強(qiáng)，垂直速度和云的長波輻射效應(yīng)存在正反饋。垂直速度的增強(qiáng)增加了高云量并抬升了云頂高度，導(dǎo)致更多的云長波輻射加熱大氣。

錫烯薄膜中的第二類伊辛配對機(jī)制

清華大學(xué)物理系張定副教授和薛其坤教授領(lǐng)導(dǎo)的中德合作團(tuán)隊(duì)，在具有高對稱性的材料——錫烯薄膜中觀測到了數(shù)倍于理論預(yù)期的臨界磁場，清晰地觀測到了溫度逼近絕對零度時(shí)臨界磁場的發(fā)散行為，給出了伊辛超導(dǎo)非常強(qiáng)的證據(jù)。研究論文發(fā)表于Science。研究者利用極低溫強(qiáng)磁場下原位旋轉(zhuǎn)測量技術(shù)，系統(tǒng)測量了不同厚度錫烯樣品在近乎整個(gè)超導(dǎo)溫度區(qū)間上臨界磁場的變化行為，發(fā)現(xiàn)上臨界磁場不僅超出泡利極限，而且在溫度逼近絕對零度時(shí)仍無飽和跡象，這是典型的伊辛超導(dǎo)行為。通過理論與實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步解釋，提出了由自旋軌道耦合與材料對稱性共同作用的新一類伊辛配對機(jī)制，即第二類伊辛配對機(jī)制。