非常規磁序、新型制冷材料、量子場論、人工智能磁學 | 本周物理講座

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報告人：Jiadong Zang，University of New Hampshire

時間：5月12日（周二）10:00

單位：清華大學物理系

地點：物理樓W361會議室

摘要:

Magnetic materials play a crucial role in numerous aspects of daily life, yet their choice remains limited, and discovering new ones is highly challenging. In recent years, the emergence of machine learning and artificial intelligence has revolutionized materials discovery, offering new hope for identifying novel functional magnetic materials. However, a comprehensive database of magnetic materials is still lacking. In this talk, we address this challenge by leveraging advanced large language models to extract material properties from experimental data reported in peer-reviewed journal articles. The database currently includes more than 60,000 magnetic materials and is still growing. Our database is highly inclusive and also encompasses superconductors and thermoelectric materials. We hope this resource accelerates materials discovery and paves the way for a new era in magnetism.

報告人簡介:

Prof. Jiadong Zang received bachelor’s degree in 2007 and PhD degree in 2012, both from Fudan University. He was a postdoctoral fellow in the Institute of Quantum Matter at the Johns Hopkins University during 2012-2015. In 2015, he joined the Department of Physics at the University of New Hampshire (UNH) as an assistant professor. He was promoted to associate professor in 2020, and then to the full professor in 2023. His research field is theoretical condensed matter physics with a focus on many aspects of magnetism, including topological magnetism, quantum transport, and functional magnetic materials. Prof. Zang was recipient of IUPAP Young Scientist Prize in the field of magnetism and the Alexander von Humboldt Fellowship for Experienced Researchers. He was the chair of the APS New England Section.

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報告人：Prof. Dan Lunt，the University of Bristol

時間：5月12日（周二）15:00

單位：北京大學物理學院

地點：物理大樓北539教室

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報告人：Atsushi Yamaguchi，RIKEN, Japan

時間：5月13日（周三）10:00

單位：中國科學院理論物理研究所

地點：南樓6620

摘要:。

The thorium-229 nucleus has an extremely low-lying excited state, called a nuclear isomer, at an energy of 8.36 eV above its ground state. This energy is comparable to that of valence electrons. A phenomenon unique to this isomer is that its decay mode and lifetime vary depending on the electronic configuration.

Using an ion trap apparatus, we measured the decay lifetimes of the thorium-229 isomer in neutral, singly and triply charged states and estimated the lifetime in the doubly charged state. The isomer ions were obtained as recoil ions from the alpha decay of uranium-233. Our results for neutral and doubly charged isomers are consistent with previous studies, while the lifetimes of the singly and triply charged isomers were newly measured in this work. The observed isomer lifetimes differ by several orders of magnitude between charge states. Specifically, the lifetime of the singly charged isomer indicates the existence of a new decay mode: the electronic bridge (EB) decay.

Our findings pave the way for the development of a nuclear clock using triply charged thorium-229 and provide deeper insight into EB decay, where nuclear-electron interactions play a crucial role.

報告人簡介:

Dr. Atsushi Yamaguchi earned his doctoral degree from Kyoto University. He subsequently worked at National Institute of Communications Technology (NICT) as a post-doctoral fellow. He then moved to Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Germany as an Alexander von Humbold Fellow. After two and half years at PTB, he joined Quantum Metrology Laboratory at RIKEN. He is now a senior research scientist at Spacetime Engineering Research Team at RIKEN and working on trapped-ion nuclear clock.

4

報告人：劉啟漢，香港科技大學

時間：5月13日（周三）13:30

單位：北京大學物理學院

地點：物理大樓北547教室

5

報告人：荊釗，中國海洋大學/嶗山實驗室

時間：5月13日（周三）15:00

單位：北京大學物理學院

地點： 物理大樓北547教室

6

報告人：雷海，浙江大學

時間：5月13日（周三）16:00

單位：中國科學院理論物理研究所

地點： 北樓322

7

報告人：劉正文，東南大學

時間：5月14日（周四）10:00

單位：中國科學院理論物理研究所

地點： 南樓6620

摘要:

High-precision theoretical predictions for the motion of binary black hole or/and neutron star systems are essential for maximizing the discovery potential of current and future gravitational-wave observatories, such as LIGO-Virgo-KAGRA, Taiji, TianQin, and Einstein Telescope. Surprisingly, the most powerful analytic toolkit for the classical problem originates from Quantum Field Theory. This presentation explores how Effective Field Theory approaches combined with state-of-the-art Feynman multi-loop techniques have revolutionized our ability to solve the gravitational two-body problem with unprecedented analytical precision.

報告人簡介:

劉正文，東南大學物理學院與丘成桐中心教授。2019年于魯汶大學獲博士學位，2019至2022年在德國同步電子加速器國家研究中心(DESY)從事研究工作，2022年加入玻爾研究所擔任助理教授，2024年入職東南大學，入選國家海外高層次青年人才項目。近年來，與合作者將量子場論與數學中的現代解析技術系統引入經典兩體問題研究，取得了一批高精度解析結果。已在國際高水平期刊發表學術論文20余篇，其中5篇出版于Physical Review Letters，并受邀為Nature撰寫評述文章。

8

報告人：司光偉，中國科學院生物物理研究所

時間：5月14日（周四）10:30

單位：中國科學院理論物理研究所

地點： 北樓322

9

報告人：周樹云，清華大學物理系

時間：5月14日（周四）14:30

單位：清華大學物理系

地點：物理樓天行報告廳(W101)

摘要:

Time-periodic light-field can dress the electronic states of quantum materials, providing a fascinating controlling knob for transient modifications of the electronic structure with versatile light-induced emergent phenomena. In this talk, I will present our recent experimental progress on the Floquet engineering of quantum materials using time- and angle-resolved photoemission spectroscopy (TrARPES). In particular, experimental progress on the Floquet engineering of semiconducting black phosphorus, topological insulator, graphene and graphite will be presented. Experimental insights on Floquet engineering and light-matter interactions in quantum materials will also be discussed.

報告人簡介:

Shuyun Zhou is a professor of Physics at Tsinghua University. Her research focuses on the electronic structure and ultrafast dynamics of low-dimensional materials and heterostructures, in particular Floquet engineering of quantum material using ultrafast lasers. Her recognitions include the Xplore Prize, Huang Kun Physics Prize, Sir Martin Wood low temperature prize, L’Oreal-UNESCO Award for Women in Science, China.

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報告人：李昺，中國科學院金屬研究所

時間：5月14日（周四）15:00

單位：北京大學物理學院

地點：物理大樓中212報告廳

摘要:

制冷技術是人類現代文明的重要基石之一。當前制冷材料領域面對兩大挑戰：研制低碳高效的室溫制冷新材料，滿足“雙碳”戰略和《基加利修正案》要求；探索極低溫無氦制冷新原理、新材料，規避氦氣短缺的問題。針對前者，我們發現并命名了相變龐壓卡效應和溶解壓卡效應；而針對后者，我們提出了全溫區壓卡效應和鐵磁性極低溫磁制冷材料的解決方案。在本次報告中，將首先從物理機理-材料優選-系統集成的全鏈條角度詳細闡述基于相變龐壓卡效應的研究結果；其次，將匯報新近發現的溶液壓卡效應及其突破制冷“不可能三角關系”的重要意義；再次，將匯報在KPF6中發現的全溫區壓卡效應；最后，匯報在鐵磁性堿金屬稀土氟化物（LiHoF4和NH4GdF4）中發現的4 K溫區和亞開溫區的超低場磁卡效應。

報告人簡介:

李昺，中國科學院金屬研究所所務委員、二級研究員，磁性與熱功能材料研究部主任，國家杰出青年科學基金獲得者，主要從事新型制冷材料研究。以第一或通訊作者身份在Nature (2)、Nature Materials、Science Advances、Nature Communications、PRL、JACS等刊物上發表學術論文140余篇；申請中國及PCT專利26項，已授權16項。曾獲遼寧省自然科學一等獎（1/5）、中國青年科技獎、中國科學院青年科學家獎、日本中子學會獎勵賞等獎勵。主持了國家重點研發計劃項目/課題和中國科學院“從0到1”十年期項目等。

11

報告人：宋成，清華大學材料學院

時間：5月14日（周四）16:00

單位：清華大學物理系

地點： 物理樓天行報告廳W101

摘要:

以交錯磁體和手性反鐵磁為代表的非常規磁體打破了對于磁性材料的傳統認知和分類觀點，它們融合了鐵磁和反鐵磁兩者的部分特征和優勢，集零雜散場、太赫茲動力學和易讀寫性等優勢于一身，被視作發展高密度、高速度和低功耗的磁存儲的理想體系。然而，在零輔助磁場條件下實現對非常規磁序的電學操控，始終是推動非常規磁體走向器件應用的核心挑戰。本研究將晶體對稱性確立為交錯磁體這種新型磁相的根本調控維度，通過開發具有豐富晶體對稱性的、可工作在室溫條件下的交錯磁體CrSb，利用晶格畸變引發磁空間群的切換，突破了交錯磁體的全電學讀寫技術。另一方面，通過同質結的創新理念和設計，首次整合了手性反鐵磁中非共線自旋指紋的兩個核心維度，利用非常規的自旋流誘發Mn3Sn手性反鐵磁序的非常規磁動力學，在零磁場條件下實現了手性反鐵磁序的完全翻轉，效率也實現了大幅度的躍升。相關結果不僅初步建立了非常規磁體的構效關系，還有望助力發展兼具超高密度、超快讀寫和低功耗特性的新一代磁存儲器。

報告人簡介:

宋成，清華大學材料學院教授，先進材料教育部重點實驗室主任，為先書院副院長。研究方向為信息功能材料，主要包括自旋電子學材料、聲表面波濾波器和磁聲耦合器件。出版《自旋電子學材料與器件》專著一部，在《自然》和《自然?材料》等期刊發表學術論文200余篇，引用2萬余次。曾獲國家自然科學獎二等獎（排第3）、教育部自然科學獎一等獎（排第1）、新基石“科學探索獎”和全國“首屆卓越青年研究生導師獎勵基金”。兼任中國材料研究學會常務理事/青委會主任和中國真空學會理事/薄膜專委會主任。

12

報告人：白亞，中國科學院上海光學精密機械研究所

時間：5月15日（周五）9:30

單位：中國科學院物理研究所

地點：M樓253會議室

摘要:

在強激光場驅動的系統中，對稱性約束下的選擇定則決定了非線性光學諧波的產生效率與偏振特性。近期研究已實驗觀測到布洛赫態非絕熱動力學中的帶間貝里相位，為利用布洛赫電子的量子幾何特性操控量子態演化路徑提供了新途徑 [PRL 133, 243801 (2024)；Nature 626, 66 (2024)]。這種量子相位調控方法有望突破自旋角動量守恒的限制，為高次諧波光譜的偏振操控開辟新方向。本報告介紹一種實現高次諧波手性與橢圓率完全控制的新方法：利用光場與晶體相互作用中的動力學對稱性破缺，放寬偏振選擇定則并引入可調諧控制維度；進而通過將躍遷偶極矩相位與倍頻擾動的帶間貝里相位共同編碼至正交諧波分量的光譜相位中，實現偶數階諧波的確定性偏振控制。這種偏振操控機制主要由驅動場參數主導，結合晶體方位角旋轉，可在完整龐加萊球上實現任意偏振態的連續調控。該方案為極紫外波段高次諧波的偏振調控研究提供了新的技術路徑。

報告人簡介:

白亞，中國科學院上海光學精密機械研究所，超強激光科學與技術全國重點實驗室研究員。主要從事強場激光驅動固體材料中的超快動力學及固體高次諧波產生研究。代表性工作發表于Nature Physics、PRL等期刊。曾獲第十一屆饒毓泰基礎光學獎二等獎，入選中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊，及青促會會員，并曾作為技術骨干參與大科學裝置建設。

封面圖片來源：

https://www.nasachina.cn/apod/37087.html

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