铁电物理、生物导航、氧化物界面超导、矩张量机器学习势模型 | 本周物理讲座|低维|生物导航|矩张量|铁电物理

报告人：谢灿，浙江大学

时间：5月13日（周二）10:00

单位：清华大学物理系

地点：物理楼W105

摘要：

生物导航原理是自然界中引人注目的未解之谜，也是生物学、物理学和工程学等多学科交叉的重要科学前沿问题。阐明生物分子如何在热涨落剧烈的背景下实现对微弱地磁场的精准识别机制不仅让我们理解生物导航的基本原理，也为高灵敏度抗干扰的仿生磁传感器和未来不依赖于卫星的新一代导航定位技术提供重要理论支撑。同时，生物导航的研究也让我们在更广阔的层面上去理解生物与各种弱物理场之间的相互作用，揭示磁场如何调控生物的生长和发育及对生命健康的影响。本次报告将回顾生物导航领域过去一百多年的研究历史，分享报告人实验室的一些工作以及最新的进展，探讨和展望生物导航基础研究的未来。

报告人简介：

谢灿，浙江大学求是特聘教授，量子精密测量研究院/基础交叉研究院任职。2001年博士毕业于中国科学院遗传与发育生物学研究所，2009年从哈佛大学医学院回国，历任北京大学生命科学学院、中国科学院强磁场科学中心研究员，2024年加盟浙江大学。长期从事动物磁感应和生物导航基础研究，回国后在Nature，Nature Materials，JACS, Current Biology和The Innovation等期刊以通讯作者和共同通讯作者发表多篇论文，代表性工作入选“2015年度中国生命科学领域十大进展”。

报告人：刘培涛，金属研究所

时间：5月14日（周三）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M236

摘要：

机器学习势函数在量子力学和经验力场之间架起了一座桥梁，既保持了量子力学的高精度，又具备经验力场的高效率，正在推动计算材料科学原子模拟的范式变革。在本报告中，我将首先回顾机器学习势函数的发展过程，随后重点介绍我们围绕矩张量机器学习势模型的优化工作，在保持相同精度的前提下，计算效率提升近一个数量级。此外，我还将介绍一种高效构建超越密度泛函理论精度机器学习势函数的 “动态主动学习+Δ机器学习”方法。最后，我将展示该模型在解决固-固相变机理和表面科学长期争议问题中的成功应用。

报告人简介：

刘培涛，金属研究所研究员，博士生导师。聚焦材料电子结构计算与原子模拟方法开发与应用研究。开发了低标度G0W0、完全自洽scGW方法、GW+DMFT方法、非线性LSDA+U模型、动态主动学习+Δ-机器学习、精度与效率兼顾的矩张量机器学习势模型等诸多计算方法，部分方法在VASP软件中发布，获得同行应用。目前在Nature(实验合作)、Nat.Commun.、PRL、PRB等期刊发表论文80余篇（第一/通讯35篇）。入选沈阳市领军人才，主持国家自然科学基金优秀青年科学基金、中科院先导专项课题、辽宁省重大项目课题等8项项目。

报告人：杨李林，浙江大学

时间：5月14日（周三）10:30

单位：北京大学物理学院

地点：物理西楼B105

摘要：

In this talk, I will review the theoretical status on precision predictions for top quark pair production and the associated production with the Higgs boson. Special focus will be put on the factorization and resummation of the bound - state ("toponium") effects near threshold, and the soft and mass logarithms in the high - energy limit. I will also introduce recent progress on Feynman integral calculus, which will be necessary to push the theoretical predictions to higher precision.

报告人简介：

杨李林，浙江大学物理学院教授。本科及博士毕业于北京大学物理学院，其后在德国美因茨大学、瑞士苏黎世大学从事博士后研究。2012年回到北京大学物理学院任研究员，2020年至今于浙江大学物理学院任教授。主要研究方向包括微扰量子场论、有效场论和重求和、标准模型精确检验、顶夸克物理和希格斯物理。

报告人：刘富才，电子科技大学

时间：5月15日（周四）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：物理所B楼II段412会议室

摘要：

铁电材料因具有外加电场可调的自发极化，在存储器件、光电器件、以及存算一体器件等方面有着广泛的应用。受电子器件小型化、高度集成化的发展趋势的影响，二维材料由于其独特的结构成为铁电领域的研究热点之一。层间间隙的存在使二维铁电材料展现出了与传统铁电材料截然不同的物理性质,如突破临界尺寸效应、四势阱能量-极化曲线等。在本次报告中，我将介绍近期在二维半导体及界面发现的新奇铁电现象，包括铁电离子耦合效应、层数依赖的铁电特性、优异的铁电抗疲劳特性等。二维铁电材料为研究新奇铁电物性提供了新的材料体系，也为进一步发展高性能铁电存储、类脑智能器件等提供了材料基础。

报告人简介：

刘富才，电子科技大学教授。分别于2007年和2012在南开大学获得本科和博士学位，随后在日本东北大学和新加坡南洋理工大学从事博士后研究工作。入选国家海外高层次青年人才计划、四川省学术与技术带头人。聚焦新型低维半导体材料与新原理器件研究，在国家自然科学基金、国家重点研发计划、四川省科技计划等基金支持下，在二维铁电新物理和新原理器件方向做出系列原创性成果。荣获川渝科技学术优秀论文特等奖、2DM青年科学家奖、中国电子教育学会优博指导教师奖等荣誉。以第一/通讯作者（含共同）在Science，Science Advances, Nature Communications等期刊发表高水平论文，研究成果被Nature Review Materials、Physics World等亮点报道。

报告人：刘畅，中国人民大学物理学院

时间：5月15日（周四）15:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M830

摘要：The quantum anomalous Hall (QAH) effect in van der Waals topological antiferromagnet MnBi2Te4 harbors a rich interplay between magnetism and topology, holding a significant promise for low-power devices and topological antiferromagnetic (AFM) spintronics. The rich and complex spin dynamics is expected to generate novel AFM QAH phenomena that are absent in ferromagnetic (FM) topological insulators. However, in the past 5 years, the experimental community faces a significant challenge that realizing zero-field quantization depends critically on fabricating high-quality devices. In this talk, I will first introduce how we identify the most critical factor affecting quantization by tracking the anomalous even-odd-layer dependent transport behaviors. Then, I will introduce a straightforward yet effective method to resolve this detrimental influence of standard fabrication on device quality by depositing an AlOx capping layer on MnBi2Te4 surface. By applying the gate voltage and perpendicular magnetic field in a 7-septuple-layer device, we uncover a cascade of quantum phase transitions that can be attributed to the influence of complex AFM spin configurations on edge state transport [3]. Furthermore, we find that an in-plane magnetic field enhances both the coercive field and exchange gap of the surface state, in contrast to that in ferromagnetic QAH state. Our experiments not only pave the way for fabricating high-quality dissipationless device, but also advance the investigation of exotic topological quantum phenomena in 2D materials.

报告人简介：

刘畅，中国人民大学物理学院副教授。2013年南京大学物理学院获得学士学位，2019年在清华大学物理系获得博士学位。2016年至2017年，麻省理工学院物理系国家公派博士联合培养。2019年博士毕业后加入北京量子信息科学研究院任助理研究员。2022年，作为独立PI加入中国人民大学物理学院。刘畅的研究兴趣集中在利用输运的实验手段研究低维拓扑材料中的新奇量子效应，近年来通过发展新型的器件制备方法和极端条件测量手段，在量子反常霍尔效应相关的物态构筑和物性调控方向取得一系列创新性成果。目前已发表学术论文28篇，包括以第一和通讯作者身份在Nature, Nature Materials, Nature Communications, PRL, PRX和Adv. Mater.等期刊发表论文14篇，近五年内代表作单篇最高引用840次。

报告人：陈宇，中物院研究生院

时间：5月15日（周四）15:10

单位：北京大学物理学院

地点：物理学院西楼B105

摘要：

For researchers in high-energy physics, quantum field theory has consistently served as the foundational framework and starting point of their work. This lecture series will demonstrate through investigations of quantum phase transitions, topological states of matter, symmetry universality, dynamical studies, and information-oriented dynamic research, the novel characteristics that emerge when conventional quantum field theory is deprived of the protection of Lorentz symmetry or liberated from renormalizability constraints. From an experimental perspective, we further recognize that condensed matter systems provide fundamentally distinct observational methodologies compared to particle physics. By systematically comparing and contrasting condensed matter field theories with their high-energy counterparts, we aim to establish an intellectual dialogue between high-energy physics and condensed matter physics, facilitating bidirectional comprehension. Specifically, this comparative approach will illuminate how different physical realizations of quantum field principles in disparate energy regimes yield complementary perspectives on emergent phenomena, symmetry breaking patterns, and non-perturbative effects.

报告人简介：

陈宇2012年毕业于北京大学物理学院获博士学位，师从田光善，研究凝聚态强关联现象。2012-2015年在清华大学高等研究院做博士后，2015-2019年在首都师范大学工作，2020年起在中国科学院大学工作。研究兴趣包括量子临界现象、无序与混沌、拓扑态、量子开放系统等。成果有发现量子混沌中普朗克常数驱动的整数量子霍尔效应（动力学安德森拓扑绝缘体）、空腔中稳态超辐射统计效应、准晶形成和稳定机制中间接共振效应，建立基于耗散响应的测量理论框架。

报告人：Jiwei Xie，南京大学

时间：5月15日（周四）15:30

单位：北京大学物理学院

地点：KIAA-auditorium

摘要：

To date, over 5,700 exoplanets have been discovered, with thousands more candidates awaiting confirmation. Thanks to advancements in observational technology, the map of known exoplanets has expanded dramatically, reaching from the solar neighborhood (100-200 parsecs) to distances of up to several thousand parsecs within our Galaxy. This marks the dawn of a new era in the census of exoplanets in the Milky Way. A fundamental question in Galactic exoplanet research is: How do the properties of planetary systems vary across different positions and ages within the Galaxy? Answering this question will offer valuable insights into the formation and evolution of the diverse exoplanet populations found in various Galactic environments. In this presentation, I will discuss our recent work, which focuses on the age-dependence of different planet types (such as hot/warm/cold Jupiters, super-Earths/sub-Neptunes, and ultra-short period planets), leveraging data from surveys like LAMOST, Gaia, and Kepler to uncover evidence of their long-term evolution.

报告人简介：

Dr. Ji-Wei Xie, born in 1984, began his academic career in 2006 when he earned a Bachelor of Science degree in Astronomy from Nanjing University. He then pursued a joint PhD program at Nanjing University and the University of Florida, receiving his PhD in 2011. After completing his doctoral studies, he worked as a postdoctoral researcher at the University of Toronto from 2011 to 2013. Since 2014, he has been an Associate Professor at the School of Astronomy and Space Science, Nanjing University, and was promoted to Professor in 2020. Professor Xie's research endeavors encompass both theoretical and observational dimensions of exoplanetary science. In recent years, he has focused his research on conducting statistical analyses of large exoplanet samples, with the aim of enhancing our understanding of the remarkable diversity, formation mechanisms, and evolutionary pathways of planetary systems.

报告人：谢燕武，浙江大学物理学院

时间：5月16日（周五）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M楼253会议室

摘要：

SrTiO3和KTaO3单晶是两种被广泛使用的绝缘氧化物材料。当与绝缘的LaAlO3薄膜形成异质结时，界面处（以SrTiO3或KTaO3为衬底侧）会自发形成二维电子气(2DEG)，使界面呈现金属性，并在低温下出现超导转变（典型超导转变温度为0.2-2K）。LaAlO3/SrTiO3和LaAlO3/KTaO3界面体系不仅具有原子级平整的界面和良好的加工特性，更可通过栅压等外场调控实现丰富的量子物态操控，为低维超导物理研究提供了理想平台。本报告将首先简要回顾这一界面体系的研究历史、界面导电的形成机制以及基本物理性质，然后重点介绍我们在LaAlO3/KTaO3界面开展的一些特色调控研究及新发现（包括界面超导与铁电性的共存现象）。

报告人简介：

谢燕武，浙江大学物理学院教授、国家杰出青年科学基金获得者。2001年获吉林大学物理系学士学位，2007年获中科院物理所博士学位。2007-2009年任燕山大学副教授（亚稳材料国家重点实验室），2009-2015年先后在日本东京大学和美国斯坦福大学从事博士后研究。2015年6月起任职于浙江大学物理学院。长期从事复杂氧化物界面物理研究，近年来主要关注氧化物界面超导，致力于探索新体系、发展高效调控方法、探索低维超导物理。

报告人：任亚飞，特拉华大学

时间：5月19日（下周一）9:00

单位：中国科学院理论物理研究所

腾讯会议:899-244-466

会议密码:4321

摘要：

The interaction between electrons and phonons plays a pivotal role in shaping both the phononic and magnetic properties of materials. Time - reversal symmetry breaking in the electronic system can be inherited by phonons leading to chiral optical phonons and nonreciprocal propagation of acoustic phonons tunable by external electric fields. Chiral phonons themselves break time - reversal symmetry and can induce magnetization in otherwise nonmagnetic systems. Of particular interest is the topological orbital contribution, characterized by a second Chern form. Viewed together, these reciprocal interactions form a feedback loop, introducing intrinsic nonlinearity. When driven far from equilibrium, such nonlinearities can give rise to dynamical instability like bifurcation, opening new avenues for on - demand control and the realization of exotic nonequilibrium phases of matter.

报告人简介：

任亚飞，于 2013 年和 2019 年在中国科学技术大学分别获得学士和博士学位，期间访问加州州立大学北岭分校。后在德州大学奥斯汀分校和华盛顿大学做博士后。2023 年加入特拉华大学物理与天文系。科研着重于研究几何相位对电子、晶格、自旋等自由度的影响、及三者之间的相互作用。在 Nature, Nature Nanotechnol., PRL, PRB 等期刊共发表论文四十余篇。

封面图片来源：镍氧化物超导理论研究进展https://iop.cas.cn/xwzx/kydt/202501/t20250114_7517513.html

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