【學術之星】鄧雨君的「二維世界奇遇記」

編者按：

本學期，五名優秀研究生獲評復旦大學第十一屆「學術之星」特等獎。

「學術之星」評選活動通過評選樹立一批優秀學術科研典型，展示復旦學子的學術風貌，並搭建起深入學術探討、積極互助共進的重要交流平臺，營造濃厚的學術氛圍，激勵復旦學子潛心向學、勇攀科學高峰。

今天我們走近物理學系的鄧雨君同學。

對未來復旦人說的話

「未來的復旦人：我希望你們將要在復旦度過的幾年時光可以是充實而美好的，也希望復旦成為你們實現夢想的起點。」

物理學系2016級博士生鄧雨君將自己在復旦的學術生涯描述為「二維世界奇遇記」。

從2015年大三開始，鄧雨君就在張遠波教授的課題組裡工作，轉眼已經過去了五年。她說，復旦為她提供了寬廣的學習空間和科研平臺，她在復旦遇到了非常好的導師和同事，也很幸運在自己的科研領域內有所發現。她作為主要作者發表了4篇文章，並申請專利一項，曾入選林島諾貝爾獎獲得者大會中國代表團，參與了多個國內外會議，作邀請報告和口頭報告。

鄧雨君所在的研究領域被稱為「二維材料」，主要研究一些薄到只有幾個原子層的新材料。二維的世界是什麼樣子？早在1884年，英國教師Edwin Abbott就寫了一本小說，叫《平面國》，講述了一個二維世界裡的故事。而對於物理學家來說，直到120年後的2004年，才第一次在三維世界中找到第一個二維材料，就是石墨烯。二維材料是科研人員們研究二維世界的最好的平臺。

未來二維材料還會有什麼新的突破？鄧雨君的研究方向就是去探索二維世界裡的新材料和新物理。

為了向這個目標靠近，鄧雨君和同事們一起發展了一種新的解理技術。傳統的膠帶解理方法是領域內常用的獲得二維材料的方式，但它效率低，適用材料有限。他們發展了一種氧化鋁輔助的解理方法，該方法的製備效率高，獲得的晶體面積大，適用於多種層狀材料，大大拓寬了可解理的二維材料種類。在新技術的幫助下，他們發現了首個室溫下的鐵磁二維金屬，這為研究二維巡遊磁性相關的物理提供了一個理想的體系。他們進一步通過調控的手段，在這種材料中獲得了高於室溫的鐵磁轉變溫度，這對未來基於這種材料研發自旋電子學器件十分重要。

也是在這一技術的輔助下，最近他們在一種新發現的二維材料裡觀測到了量子反常霍爾效應， 「簡單來說，這一種材料的薄層，其電阻和這小片材料的尺寸沒有關係，竟然只和宇宙的常數有關。」這也是他們第一次在單一器件裡同時觀測到量子反常霍爾效應和量子霍爾效應，為進一步基於本徵磁性拓撲絕緣體探索量子反常霍爾效應以及相關的新物理和實現拓撲量子計算提供了可能。

鄧雨君的第一個二維磁性的工作是一個探索性的項目，當時沒有人知道磁性材料到了二維極限下會發生什麼，該領域裡許多課題組都在朝著這個目標努力。在這個項目的前兩年時間裡，團隊嘗試了很多方法試圖將磁性引入二維材料，也嘗試了很多材料，結果都以失敗告終。直到他們在技術上有了新突破，才有機會能夠進一步研究新材料和新物理。第二個量子反常霍爾效應的工作，也是大大依靠了這項創新，才能夠在二維材料中觀測到這種物理現象。而當時理論上已經預言了這種效應，同時期實驗和理論方面有近百篇相關的論文發表，競爭非常激烈，鄧雨君所在的研究團隊仍然能夠走在國際最前列，更讓她體會到了創新在科學研究中的重要性。

鄧雨君表示，上面的這些研究發現，都離不開她的導師張遠波教授和課題組小夥伴們的共同努力。她也希望未來自己可以不忘初心，繼續在自己喜歡的研究領域裡努力奮鬥。