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炸裂!南京大學,今日連發兩篇Nature!

今日Nature

1. 鈮酸鋰鐵電納米疇的飛秒激光寫入
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鈮酸鋰(LiNbO3),是一種很有前途的光通信和量子光子芯片材料。LiNbO3納米光子學的最新突破,極大地促進了高速電光調制器、頻率梳和寬帶光譜儀的發展。然而,在光學、聲學和電子等領域的鐵電疇工程中,傳統的電極化方法受限于二維空間和微米尺度的分辨率。
在此,來自南京大學的張勇等研究者,展示了一種非互易的近紅外激光書寫技術,用于在LiNbO3中具有納米級分辨率可重構三維鐵電疇工程。研究者提出的方法是基于激光誘導電場,可以寫入或刪除晶體中的域結構,取決于激光寫入的方向。該方法為LiNbO3等透明鐵電晶體的可控納米疇工程提供了一條途徑,在高效混頻、高頻聲諧振器和大容量非易失性鐵電存儲器等方面具有潛在的應用價值。相關論文以題為“Femtosecond laser writing of lithium niobate ferroelectric nanodomains”于2022年09月14日發表在Nature上。
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圖1. 非互易激光寫入LiNbO3鐵電疇工程的工作原理
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圖2. LiNbO3結構域的納米尺度控制
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圖3. 非互易三維激光刻寫制備納米結構
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圖4. 可重構LiNbO3納米域工程
2. 同位旋擴展哈伯德模型模擬器中的可調諧量子臨界
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研究電子強關聯性,一直是推動凝聚態物理學前沿發展的重要動力。特別是在相關驅動的量子相變(QPTs)附近,多自由度的量子臨界漲落促進了奇異的多體態和超越朗道框架的量子臨界行為。最近,moiré范德華材料的異質結構,被證明是探索迷人的、強相關量子物理的高度可調量子平臺。
在此,來自南京理工大學的程斌和南京大學的繆峰等研究者,報道了在手性疊層扭曲兩個雙層石墨烯(cTDBG)中產生自旋谷同位旋的擴展Hubbard模型實驗模擬器觀測到的可調諧量子臨界。標度分析表明,當廣義維格納晶體通過改變位移場過渡到費米液體時,量子兩級臨界表現為兩個不同的量子臨界點,表明出現了一個臨界中間相。當應用高平行磁場時,量子兩級臨界演化為量子偽臨界。在這種偽臨界條件下,研究者發現量子臨界標度只在臨界溫度以上有效,表明在此范圍內存在弱一階QPT。該結果展示了一個具有復雜的多重自由度相互作用的高可調固態模擬器,可用于探索奇異的量子臨界態和行為。相關論文以題為“Tunable quantum criticalities in an isospin extended Hubbard model simulator”于2022年09月14日發表在Nature上。
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圖1.?θ = 0.75°的cTDBG
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圖2. 維格納晶體態的證據
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圖3. 量子兩階臨界
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圖4. 12-T平行磁場中的量子偽臨界
作者簡介
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張勇,教授,博士生導師,教育部新世紀人才,首批國家優秀青年基金獲得者。2002年在南京大學材料系獲得學士學位,2007年在南京大學物理系獲得博士學位,獲全國百篇優博論文提名獎。2008年至2010年在美國Arkansas大學從事博士后研究。2010年2月全職回到南京大學現代工程與應用科學學院任職。主持并參與多項自然科學基金、教育部項目和科技部重點研發計劃等。從事的科研方向為非線性和量子光學,在Nature Photon.,Phys. Rev. Lett.,Nature Commun.,Optica,Adv. Mater.,ACS Nano,Nano Lett.,Appl. Phys. Lett.等刊物發表論文80多篇。
研究方向
利用微納結構材料中新型非線性和量子光學效應,實現對空間光束的操控,并探討其在成像、傳感、通訊中的應用。具體包括:空間光束(包括OAM光束、Bessel光束等)的非線性光學調控;突破衍射極限的超聚焦與超分辨成像;量子光纖傳感;量子Plasmon; 倍頻成像;Talbot自成像等。
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繆峰,南京大學物理學院副院長、教授、博導,南京大學類腦智能科技研究中心負責人,江蘇“海智”專家聯合會信息科學委員會副主任。國家杰出青年科學基金獲得者,中國物理學會“黃昆物理獎”獲得者,國際先進材料學會IAAM獎章獲得者,國家“高層次人才特殊支持計劃”科技創新領軍人才入選者,科技部中青年科技創新領軍人才入選者,科技部國家重大科學研究計劃(青年)項目首席科學家,國家“海外高層次青年人才計劃”入選者,江蘇省“十大青年科技之星”(暨江蘇省青年科技獎)入選者,科睿唯安(Clarivate Analytics)全球“高被引科學家”,南京市五四青年獎章獲得者。
2004年本科畢業于南京大學物理系;2009年獲美國加州大學河濱分校物理學博士學位,同年獲得最佳博士畢業生獎和國家優秀留學生獎;2009-2012年在美國惠普實驗室(硅谷總部)任助理研究員;2012年全職回南京大學工作,并先后獲得江蘇省雙創人才、江蘇省杰出青年基金、江蘇省A層次“六大高峰”人才計劃等資助。
研究領域:固體電子學(納米電子學),凝聚態物理。
研究方向:主要從事二維材料電學性質的基礎研究,以及二維材料在信息器件領域的應用研究。具體研究方向包括二維材料的量子電子輸運與物性調控,場效應電子器件,光電探測器,存儲器與類腦計算器件等。
科研成果:在二維材料電子輸運與信息器件領域取得了一系列創新成果,多項工作在國際同行中產生重要影響。作為第一作者或通訊作者在Science、Nature、Nature/Science子刊(>10篇)、Phys. Rev. Lett.等國際權威學術期刊上發表論文,共發表SCI論文110余篇,Web of Science總引用23000余次,Google scholar總引用30000余次;已獲授權/申請美國與中國發明專利>30項。目前擔任Nature旗下期刊Scientific Reports和npj 2D Materials and Applications的編委,還擔任Nature、Nature Nanotechnology、Nature Materials、Nature Physics、Nature Electronics、Nature Photonics、Nature Comm.、Science Advances、Phys. Rev. Lett.等學術期刊的審稿人。
文獻信息
Xu, X., Wang, T., Chen, P.?et al.?Femtosecond laser writing of lithium niobate ferroelectric nanodomains.?Nature?(2022).https://doi.org/10.1038/s41586-022-05042-z
Li, Q., Cheng, B., Chen, M.?et al.?Tunable quantum criticalities in an isospin?extended Hubbard model simulator.?Nature?(2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05106-0
原文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05042-z
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05106-0
https://optics.nju.edu.cn//yjtd/js/20200715/i119021.html
https://physics.nju.edu.cn/sz/jcrc/gjjcqnjjhdz/20210111/i185169.html

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