高压下物质科研的蝶变、声波的自旋初探、新型二维材料 | 本周物理讲座

1Unexpected Turns of a Humble Theorem

报告人：押川正毅 Masaki Oshikawa，东京大学物性研究所

时间：4月27日(周二) 15:00

单位：中科院物理所

参会方式：zoom

会议链接：https://zoom.com.cn/j/99909130643?pwd=c2pob1E3MTZhQ3NoSGUxZkZncVh2UT09

会议号：999 0913 0643

密 码：20210427

直播链接：http://as-conf.iphy.ac.cn/liveRooms?lid=30

摘要：

Most of interacting quantum many-body systems are not exactly solvable, and many of them are still challenging for computational approaches. On the other hand, there are a few rigorous theorems which can be applied to a wide range of systems to limit the possible phases of matter to be realized. A theorem proved by Lieb, Schultz, and Mattis in 1961 apparently did not draw much attention (even by the authors themselves) initially, but has evolved over time to become one of the most important theorems for quantum many-body systems. Under certain conditions, the theorem forbids the system to be in a featureless trivial phase. Thus it gives a useful clue for finding nontrivial topological phases. In this talk, I will review the basics and historical evolution of Lieb-Schultz-Mattis theorem, including some of the recent developments.

报告人简介：

Prof. Masaki Oshikawa is a theorist working in the fields of condensed matter physics and statistical physics. Prof. Oshikawa obtained his PhD from the University of Tokyo in 1995. After a short Research Associateship in the University of Tokyo and a Killam Postdoctoral Fellowship in the University of British Columbia, he joined the Tokyo Institute of Technology as an Associate Professor in 1998. In 2006, Prof. Oshikawa moved to University of Tokyo and was promoted to full Professorship, and has been there since then. He is also affiliated with the Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe as a senior scientist.

Prof. Oshikawa is well known for his highly original and fundamental work in topology, dynamics, and order in quantum many body systems and is recognized by numerous awards. He received the 7th Ryogo Kubo Memorial Award from the Inoue Foundation for Science, the SEST Award for Young Scientist from the Society of Electron Spin Science and Technology of Japan, the JSPS Prize from the Japanese Society for the Promotion of Science, and elected Fellow by the American Physical Society.

2高压下物质科研的蝶变

报告人：毛河光，北京高压科学研究中心

时间：4月27日( 周二) 10:00

单位：北京高压科学研究中心、北京计算科学研究中心、中国工程物理研究院研究生院

参会方式：蔻享直播

会议链接：https://www.koushare.com/lives/room/132790

摘要：

Transformative research is driven by ideas that have the potential to radically change our understanding of an important existing scientific concept or leading to the creation of a new paradigm or field of science. The recently enabled ultrahigh pressure research has opened an unprecedently vast field for pursuing innovative definable goals, such as metallic hydrogen, room-temperature superconductors,and harder-than-diamond materials, and watching for unexpected transformative discoveries.

报告人简介：

毛河光,台湾大学学士，美国罗彻斯特大学硕士、博士。1968-2018年在美国卡内基研究院从事高压科学研究。当选为美国国家科学院院土、台湾研究院院士、中国科学院外籍院士、英国皇家科学院外籍院士。2015年在中国建立北京高压科学研究中心，担任中心主任,发展高压物理、高压化学、高压材料学、高压地学、及高压技术等基础研究。

3新型二维材料的精细本征缺陷结构表征与材料物性关联的研究

报告人：林君浩，南方科技大学

时间：4月27日(周二) 12:00

单位：江苏省物理学会

参会方式：蔻享直播

会议链接：https://www.koushare.com/lives/room/366100

摘要：

二维材料是目前研究的热点。由于层间耦合效应和量子效应的减弱，大量新奇的物理现象在二维材料中被发现。其中，二维材料中的缺陷对其性能有直接的影响。理解缺陷的原子结构和动态其演变过程对二维材料功能器件的改进与性能提供具有重要意义。然而，只有少数几种二维材料在单层极限下在大气环境中是稳定，大部分新型二维材料，如单层铁电，单层铁磁，单层超导材料在大气环境下会迅速劣化，无法表征其本征缺陷。在这个报告中，我将报道我们课题组搭建的大型氛围控制高通量生长与高精度表征联用系统的进展，以及利用该系统在直接观测二维敏感单层材料晶格原子结构与缺陷中取得的一些初步成果，包括单层WTe2的本征褶皱结构、点缺陷的分布，少层卤族铁磁反铁磁材料的直接CVD制备与无损表征，层状拓扑反铁磁绝缘体MnBi2Te4的自发表面重构现象等。同时，我也将报道我们课题组利用低电压透射电镜技术与DFT结合的方法在新型二维材料里取得的进展，包括二维非晶碳材料的开发与表征，二硒化钼（MoSe2）中硒空穴引起的反转晶畴的演变过程，二硒化钯（PdSe2）中层间融合的机理，以及在单层过渡金属硫族素化合物中精确雕刻只有三个原子宽度的金属纳米线的原位过程等。

报告人简介：

林君浩，南方科技大学物理系副系主任，副教授，国家青年特聘专家，博士生导师，深圳市新型量子功能材料与器件重点实验室执行副主任，广东省“珠江人才计划”创新创业团队带头人，深圳市“孔雀计划”高层次人才团队带头人。博士毕业于美国范德堡大学（Vanderbilt University），后赴日本任JSPS特聘研究员。林君浩博士主要利用高分辨扫描透射电镜和第一性原理计算作为研究工具，致力于实验与理论相结合的手段研究二维材料中原子结构与材料性能之间的关联。近年来的主要研究兴趣为新型二维铁磁与铁电材料缺陷的精确测量及其对磁性与极化的影响。近5年来，在Nature， PRL，Advanced Materials， ACS Nano等高影响期刊发表70余篇文章，总引用次数超过7000多次，H因子35。多次在国际学术会议及高校论坛做邀请报告，担任Nature, Nature Communication等期刊审稿人。目前承担多项国家与省市级科研项目。

4聆听声音的自旋交响乐-声波的自旋初探

报告人：任捷，同济大学

时间：4月27日( 周二) 14:00

单位：NSR云讲座暨络绎学术Online第31期

预约报名：http://deeptech.mikecrm.com/W4ylpc7

摘要：

复杂人工微结构里的经典波动自旋角动量（如光波自旋）正受到广泛关注，但在弹性波和声波中却鲜有相应研究。因为一直以来，人们认为只有圆偏振横波才拥有自旋，而弹性纵波和声学纵波由于没有丰富的偏振结构，其并不具有自旋角动量。此报告里我们将打破这一传统认识，探讨弹性波和声波里的自旋角动量。

5
A brief introduction to the sound speed resonance cosmology

报告人：蔡一夫，中国科学技术大学

时间：4月27日( 周二) 16:00

单位：中国科学技术大学天文学系

参会方式：蔻享直播

会议链接：https://www.koushare.com/lives/room/267165

摘要：

Primordial black holes (PBHs) are widely considered as a hypothetical candidate of dark matter. However, the formation and astrophysical effects of PBHs still remain unclear. To gain the insights from the theoretical perspective, we recently proposed a novel mechanism of the sound speed resonance (SSR) cosmology that produces PBHs efficiently. I will briefly review the PBHs and the SSR mechanism and summarize what we have learned in this subject so far. I will also introduce the recent work on the application of the SSR mechanism into the stochastic gravitational waves which are expected to be a new probe for new physics in the early universe.

报告人简介：

Yi-Fu Cai is a professor of physics and astronomy at the University of Science and Technology of China (USTC). He received the PhD degree in theoretical physics at the Institute of High Energy Physics in 2010. He worked as a postdoc at Arizona State University and McGill University until 2015. He was selected into the Chinese National Youth Talents Program in 2015 and became a faculty at USTC. His particle cosmology group at USTC is responsible for the scientific goals of the AliCPT project associated with cosmological models. His research focuses on fundamental questions for cosmology, namely, the big bang singularity, the origin and destiny of the universe, the cosmological perturbation theory and the CMB theory.

6Quantized classical response from spectral winding topology

报告人：李林虎，中山大学物理与天文学院

时间：4月28日( 周三) 10:00

单位：中科院物理所

地点：M253会议室

摘要：

Topologically quantized response is one of the focal points of contemporary condensed matter physics. While it directly results in quantized response coefficients in quantum systems, there has been no notion of quantized response in classical systems thus far. This is because quantized response has always been connected to topology via linear response theory that assumes a quantum mechanical ground state. Yet, classical systems can carry arbitrarily amounts of energy in each mode, even while possessing the same number of measurable edge modes as their topological winding. In this work, we discover the totally new paradigm of quantized classical response, which is based on the spectral winding number in the complex spectral plane, rather than the winding of eigenstates in momentum space. Such quantized response is classical insofar as it applies to phenomenological non-Hermitian setting, arises from fundamental mathematical properties of the Green’s function, and shows up in steady-state response, without invoking a conventional linear response theory. Specifically, the ratio of the change in one quantity depicting signal amplification to the variation in one imaginary flux-like parameter is found to display fascinating plateaus, with their quantized values given by the spectral winding numbers as the topological invariants.

报告人简介：

李林虎，2015年于中国科学院物理研究所取得理学博士，现为中山大学物理与天文学院副教授，博士生导师。主要从事拓扑量子物态的理论研究，围绕凝聚态系统及量子模拟系统，探索新奇的拓扑机制及其产生的物理现象。近期主要成果包括首次提出或发现高环绕数弗洛凯（Floquet）拓扑扭结半金属、非厄米复合高阶拓扑态、临界非厄米趋肤效应等多种拓扑物态及效应，及通过动力学特征刻画高阶拓扑物态的一般性理论等。在物理学领域国际权威期刊发表论文28篇（第一作者及通讯作者20篇），包括4篇Phys. Rev. Lett.，1篇Nat. Comm.，1篇Comm. Phys.，16篇Phys. Rev. A/B等，其中3篇论文入选ESI高被引论文；并受邀为本领域国际专著撰写一个章节。

7有机太阳能电池中的电压损失

报告人：高峰 教授 瑞典林雪平大学

时间：4月28日( 周三) 19:30

单位：《半导体学报》

直播地址：www.koushare.com/video/byyy

摘要：

最近几年，随着非富勒烯受体材料的发展，有机太阳能电池取得了很多的突破性的进展。相比传统的富勒烯有机太阳能电池，非富勒烯有机太阳能电池的电压损失有了很明显的减少。然而，相比于高效率的无机和钙钛矿太阳能电池，有机太阳能电池的电压损失还是偏大。我们系统地研究了一系列高效率的有机太阳能电池里的电压损失，指出了降低有机太阳能电池中电压损失的两个关键点：

1，降低给受体材料的能级差；

2，提高材料的发光能力。

我们结合变温光谱实验和理论计算，进一步分析了杂化态和热占据在降低电压损失里起的作用：在能级差较小的体系里，激子的热占据对降低电压损失起着很重要的作用。我们的结果表明，有机太阳能电池的开路电压可能并没有本质的限制，电压损失的进一步降低以及效率的进一步提高都很有希望。

报告人简介：

高峰，瑞典林雪平大学教授。2004年和2007年南京大学物理系获得学士和硕士学位，2011年剑桥大学卡文迪许实验室获得博士学位。随后加入瑞典林雪平大学，先后任职玛丽居里博后研究员 (2013)、助理教授 (2015)、副教授 (2017) 和教授 (2020)。高峰教授的研究兴趣为可溶液加工的光电器件及机理，主要基于有机和钙钛矿半导体材料。相关工作作为通讯作者发表在Nature, Nature Materials, Nature Photonics, Nature Energy, Nature Electronics等杂志。曾获瑞典战略研究基金会资助的Future Research Leader，瑞典瓦伦堡基金资助的Wallenberg Academy Fellow，以及欧洲研究理事会资助的ERC Starting Grant。2020年因在太阳能电池和发光二极管领域的机理研究获得瑞典皇家科学院颁发的Tage Erlander Prize。

8手性粒子的自主运动与集群行为

报告人：经光银, 西安西北大学物理学院

时间：4月29日（周四）15:00

单位：北京大学物理学院

地点：物理大楼中212大教室

摘要：

游动的微生物体可当作一类自驱动粒子，这类自驱动粒子将环境能量转化运动能量，将系统推向远离平衡态，带给我们极为丰富的物理内涵与新奇现象，成为当前软凝聚态物理的新兴领域，即主动物质物理（Active Matter）。此类自驱动粒子在受限空间中的运动是众多实际活性生命物质的基础物理模型。本报告首先从单个自主粒子层面展开讨论。我们已知细菌具有趋化性、趋光性、趋热性等对环境变量空间梯度的感知。从流体角度上，由杆状细菌与手性鞭毛组成的模型粒子，具有响应流速梯度的驱流性。我们围绕剪切流场中细菌主动运动、流固耦合机制，尝试理解，细菌是否能够“感知”周围流场，而有意响应寻求不同于被动粒子的运动行为，即细菌的运动是否具有“个性”？其次，从集群运动层面，主动个体单元将环境能量转化为运动机械能，在“微观”层次上出现局域化能量输入与耗散，我们将从实验上观察与理解这种集群运动能否抽象为“主动力”，从活性噪声中汇集形成相关运动，以及二维集群运动产生的涡旋演化与稳定性等现象。

报告人简介：

经光银, 西安西北大学物理学院教授，主要研究方向为软物质物理与生物物理。2002年本科毕业于中山大学物理系，2007年博士毕业于北京大学物理学院。之后在巴黎物理化学学校（ESPCI）软物质实验室(SIMM)、巴黎十一大流体力学力学实验室（FAST）开展博士后工作，2009年9月到西北大学物理系工作至今。当前研究兴趣主要包括自驱动粒子在流场、受限空间的运动，以及集群运动，主持国家自然基金、陕西省自然科学基金重点项目等项目，研究工作发表在Science Advances; Phys. Rev. B/E/F; New J. Phys.; Soft Matter等期刊上。

9Systematic Effective Field Theory Approach to the Many-electron Problem

报告人：Dr. Kun Chen，Flatiron institute

时间：4月30日( 周五) 10:00

单位：中科院物理所

参会方式：腾讯会议

会议链接：https://meeting.tencent.com/l/OYRWENOAi9Pn

会议号：470 968 567

密 码：0430

摘要：

Perturbative renormalization is an indispensable tool for quantum field theory in particle physics. We recently generalize the existing framework to condensed matter problems with a Fermi surface. The quasiparticle interactions in these systems are typically nonlocal in space and retarded in time. Such nontrivial structure makes the renormalized interaction notoriously challenge to predict. We introduce a functional renormalization scheme to systematically construct a renormalized perturbation theory. We then develop a diagrammatic Monte Carlo algorithm to calculate the theory up to a high order. Our technique enables a controlled calculation of the quasiparticle interactions of the uniform electron gas, which is at the heart of the density functional theory (DFT) success in describing real materials. Our calculation establishes the momentum-resolved spin-dependent exchange-correlation kernel for the first time. The kernel completes the parameterization of the quasiparticle interactions in the electron gas and shed new insights into the Coulomb-interaction-mediated superconductivity at low temperature. Our data also enables a systematic construction of the kernel ansatz for the time-dependent DFT.

报告人简介：

Kun Chen is currently a research fellow in the Center for Computational Quantum Physics at Flatiron institute, Simons foundation. He received Ph.D. in physics from the University of Science and Technology of China in 2016 and the University of Massachusetts at Amherst in 2017. He then went to Rutgers University as a postdoc until 2020. His research mainly focuses on the development of modern field-theoretic solutions to the many-electron problem.

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