首次證實！北京科研人員揭示石墨烯「重大發現」，成果獲國際關注！

2020-09-21 北京師範大學招生辦

近日，由北京師範大學物理學系何林教授課題組撰寫的題為&34;的文章成功發表在物理學期刊《Physical Review Letters》上。何林教授課題組博士生張鈺為第一作者，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的蘇贏博士為該工作提供了理論計算，為文章的共同第一作者，何林教授為通訊作者。

何林，教授，博士生導師，為Science, Nature子刊, Phys. Rev. Lett., Phys. Rev.系列, ACS Nano, Small,等多個國際期刊的審稿人；受邀擔任Science China Materials雜誌編委。主要研究內容為利用掃描隧道顯微鏡（STM）和電測量手段對石墨烯和其它二維原子晶體的物理性質進行研究。2017年獲得教育部&34;青年學者；2014年獲得國家&34;青年拔尖人才；2014年獲得國家自然科學基金委&34;；2013年獲得教育部&34;；2013年獲得北京市&34;支持；2014年∼2017年連續四年獲得北京師範大學優秀博士學位論文指導教師。


石墨烯中電子除了自旋這個內秉自由度，還有子格贗自旋和谷贗自旋自由度。石墨烯中電子的多自由度給石墨烯帶來了很多新奇的物理性質。單原子缺陷是材料體系中最簡單的缺陷形式，可以作為一種模型體系來幫助了解缺陷對材料性質的影響和調控。物理學系何林教授課題組長期致力於研究石墨烯中的單原子缺陷，發現缺陷可對石墨烯中自旋、子格贗自旋和谷贗自旋相關的電學性質產生深刻影響。例如，他們利用掃描隧道顯微鏡（STM）首次證實石墨烯中單原子空位缺陷存在局域自旋磁矩，並在原子尺度上實現了對其自旋磁矩調控，實現了三種自旋量子態；觀測到石墨烯中單原子缺陷引入的對稱性破缺態，並系統地測量了缺陷附近谷極化和谷依賴的自旋極化在實空間的分布情況。

圖1（a）雙層石墨烯的子格贗自旋。（b）雙層石墨烯中的谷間散射。（c）-（e）雙層石墨烯中單原子缺陷引起的谷間散射在實空間形成的電荷密度振蕩。位於Bʹ、B、A格點上的單原子缺陷分別會形成4、2、0條額外的波前條紋。

石墨烯中電子的子格贗自旋來自於其六角晶格結構，有A和B兩套子格，因此波函數數學形式上類似於自旋。對於電子自旋有很多有意思的可觀測物理現象，那麼對應石墨烯中的子格贗自旋是否有可觀測的物理現象呢？帶著這一問題，何林教授課題組開展了深入研究。他們發現石墨烯中的單原子缺陷可以使準粒子在石墨烯手性不同的兩個谷之間發生彈性散射，並伴隨著子格贗自旋的旋轉，在缺陷附近產生一個原子尺度的子格贗自旋渦旋，而贗自旋在渦旋（單原子缺陷）的繞數直接反映了體系的Berry相位（圖1）。通常來說，貝利相位的測量需要藉助於外加磁場，因為磁場可以驅動準粒子沿閉合的軌跡絕熱運動，所以這一結果提供了一個簡單的方法測量不同層石墨烯Berry相位的方法。何林教授課題組利用STM測量單原子缺陷引起的谷間散射形成的電荷密度波振蕩，證明電荷密度波振蕩在實空間中增加的額外波前條紋數直接反映了子格贗自旋在渦旋的繞數，從而可直接測量不同層石墨烯的Berry相位。最近的工作中，他們對雙層石墨烯進行了詳細的研究，並將相關結果推廣到多層石墨烯體系。他們進一步研究了相同和相反繞數的子格贗自旋渦旋的量子幹涉。上述結果直接證明了子格贗自旋有很多豐富有趣的物理現象亟待深入研究，也為子格贗自旋物理提供了全新的研究思路。

該工作得到了國家自然科學基金委、科技部國家重點基礎研究發展計劃、中組部&34;青年拔尖人才支持計劃、教育部青年長江學者支持計劃以及北京師範大學經費的支持。

延伸閱讀

北京師範大學物理學系

北京師範大學物理學科的建立與發展與北京師範大學的百年歷史息息相關，它可追溯到1904年在京師大學堂優級師範館開設的物理學課程。1911年創建數學物理部，1923年正式成立物理系；1952年院系調整，原輔仁大學物理系併入北京師範大學物理系。北京師範大學物理系是國內最早具有凝聚態物理和理論物理博士學位授權的單位之一。

目前，物理學科具有物理學一級博士學位授予權，並設有物理學博士後流動站，含有理論物理、凝聚態物理、光學、粒子物理與原子核物理4個二級學科博士點，另外還有物理教育的教育學二級學科博士點。北京師範大學物理學系已為國家培養了一大批優秀畢業生。畢業生基礎寬厚紮實，學風嚴謹，作風樸實，適應能力強，發展潛力大，深受各用人單位的歡迎。

更多精彩資訊，歡迎關注頭條號：北京師範大學招生辦

素材來源：北京師範大學官網

相關焦點

  • 北京科研人員揭示大熊貓研究又一「重大發現」，成果獲國際關注！
    北京師範大學生命科學學院生態學研究所張立教授與國內外專家合作共同揭示了大熊貓分布區大型食肉動物的種群下降與分布區退縮，該成果已於2020年8月3日在Nature Ecology & Evolution上在線發表。
  • 首次發現！中國科研人員在腫瘤等疾病中再獲重大突破，引起國際關注！
    發現和解析染色質複合物新的表觀修飾有助於理解和揭示表觀遺傳的分子機制，是生命科學研究的熱點之一。近年來，染色質複合物被證明普遍存在可逆的O-GlcNAc糖基化修飾。大連理工大學張嘉寧教授團隊前期研究發現FOXA1、c-Myc、CEPBP等重要轉錄因子存在O-GlcNAc修飾，對腫瘤轉移、耐藥、增殖等惡性表型具有促進作用。
  • 北京院士團隊科研再獲重大突破，成果獲國際關注！
    近日，《自然：生態與進化》（Nature Ecology & Evolution）在線發表了北京師範大學地理科學學部傅伯傑院士團隊的最新研究成果"完善森林恢復，以實現可持續發展目標15"。
  • 中國科研人員首次揭示癌症致病機理,獲國際關注!
    2020年12 月24日，國際頂級學術期刊Nature（《自然》）在線發表了北京師範大學生命科學學院王佔新實驗室與南方科技大學的冷凍電鏡中心、美國斯隆凱特琳癌症研究所的Dinshaw Patel實驗室以及美國史丹福大學的Or Gozani實驗室合作完成的題為"Molecular basis of
  • 科研人員製備出小扭轉角度雙層石墨烯
    近年隨著扭轉角在魔角範圍（~1.1°）的雙層石墨烯中新奇量子現象的發現，扭轉雙層石墨烯的研究愈發受到關注。因此，催生了新的研究領域——twistronics。常規雙層石墨烯是通過AB堆垛形成的穩定結構，而對於扭轉雙層石墨烯，其表面會展現出摩爾條紋超晶格，且該超晶格周期與雙層石墨烯能帶結構會隨著扭轉角度的變化而改變。
  • 國際首次!中國科研人員在慢性癢疾病治療中再獲重大突破!
    近日，河南大學生命科學學院國際轉化神經科學研究中心的最新科研成果 "Novel Insights into the TRPV3-Mediated Itch in Atopic Dermatitis" 被醫學-過敏及免疫領域頂級期刊
  • 國際首次！中國科研人員在慢性癢疾病治療中再獲重大突破，轟動醫學界！
    近日，河南大學生命科學學院國際轉化神經科學研究中心的最新科研成果 "Novel Insights into the TRPV3-Mediated Itch in Atopic Dermatitis" 被醫學-過敏及免疫領域頂級期刊《Journal of Allergy and Clinical Immunology
  • 全球首次完整揭示新冠病毒！北京女學霸與李蘭娟院士團隊合作，研究獲國際關注！
    9月15日，國際權威期刊《細胞》在線發表了題為&34;的研究論文。審稿人在評審意見裡稱讚道：&34;而這篇論文的共同第一作者就是北京林業大學生物科學與技術學院2018屆畢業生宋雨桐。全球首次從內到外完整揭示新冠病毒全病毒精細結構大年初一，宋雨桐接到了李賽的電話：&34;，宋雨桐甚至都沒有打聽是什麼課題
  • 陝西院士團隊科研再獲重大突破，成果獲國際關注
    ），系學校研究工作在Nature系列期刊的首次報導。研究成果近期發表在國際化學領域頂級學術期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上。"十二五"以來，學校共承擔各類縱向科研項目2217項，獲得科技成果獎勵396項，省部級以上獎勵164項，其中獲得國家技術發明二等獎1項、國家科技進步二等獎2項、何梁何利基金"科學與技術創新獎"1項、教育部高等學校科學技術一等獎1項、陝西省科學技術一等獎8項、陝西省哲學社會科學優秀成果一等獎1項、中國輕工業聯合會科學技術一等獎9項；出版著作
  • 大連理工大學科研再獲重大突破，最新研究被國際關注！
    前期工作中，課題組利用獨創的團簇式成分設計方法實現了對合金微觀組織的調控，首次從實驗中獲得了立方形態B2納米粒子在BCC基體上共格析出，展現出優異的力學性能。該工作在2018年發表在國際金屬材料領域頂級期刊《Acta Materialia》上，且被評為&39;。
  • 重大突破!南京13項科研成果獲國際關注!
    近年來，南京林業大學的最新科研成果頻頻出現在國際期刊上。本期推送，就來了解一下南林這一年在國際期刊上發表的那些硬核科研成果吧！該研究進一步拓展了碗狀氮雜三角烯的面，將兩個吖啶酮分子與一個苯環融合得到了具有大曲率、納米船形結構的非平面分子，發現了船底剛性苯環結構由於分子內張力的影響而發生變形，並通過理論計算對船形分子翻轉過程、翻轉能及分子前沿軌道等進行了分析。期刊審稿人對該研究成果給予"Hot Paper"的評價。該研究工作得到江蘇省特聘教授科研啟動項目的資助。
  • 重大突破！北京女博士以第一作者登頂《自然》，研究成果獲國際關注！
    11月5日正式出版的《自然》（Nature）雜誌刊發一組文章，報導了快速射電暴的最新研究成果。其中包含由北京師範大學天文系林琳老師第一作者的題為《銀河系內磁星爆發期射電脈衝輻射的零探測》（No pulsed radio emission during a bursting phase of a Galactic magnetar）的文章。
  • 中國科研人員在山體滑坡中再獲重大突破，引起國際關注！
    《Earth and Planetary Science Letters（地球與行星科學通報）》上，不久，國際頂級期刊《Nature》雜誌撰文報導了這個研究成果，並將該科研成果列為全球研究熱點（Highlight）。
  • 中國科研人員在山體滑坡中再獲重大突破,引起國際關注
    《Earth and Planetary Science Letters（地球與行星科學通報）》上，不久，國際頂級期刊《Nature》雜誌撰文報導了這個研究成果，並將該科研成果列為全球研究熱點（Highlight）。
  • 大連理工大學科研又有重大突破,10項成果獲國際關注!
    作為國家「211工程」和「985工程」重點建設高校、世界一流大學A類建設高校，大連理工大學以培養精英人才、促進科技進步、傳承優秀文化、引領社會風尚為宗旨，致力於創造、發現、傳授、保存和應用知識。近期，學校在一系列科研領域取得了重要進展。本期帶大家看看這些硬核科研新成果、新發現。
  • 中國學生在麻省理工研究石墨烯超導獲重大發現 登上《自然》
    早在2018年3月5日，國際頂尖期刊《自然》以背靠背的長文形式，在網站刊登了麻省理工學院Jarillo-Herrero教授課題組石墨烯超導的重大發現。此外，網站還專門配上了賓夕法尼亞大學教授EugeneJ.Mele對這一重大突破的評述。該研究提出，當兩層石墨烯以一個「魔角」扭曲在一起時，就能在零電阻下導電。
  • 又一重大突破！近日，山東這所高校在Nature子刊發表原創科研成果！
    近日，青島大學物理科學學院青年教師李強、李洪森以共同一作兼共同通訊作者身份在國際頂尖期刊Nature Materials（《自然.材料》）在線發表了題為&34;的原創研究成果。這是青島大學首次以第一署名單位和通訊單位在Nature Materials發表科研論文。
  • 防癌抗癌領域重大科研成果 蘿蔔硫素提純率上升
    記者近日獲悉，我國科技人員在蘿蔔硫素研究領域再獲重大突破，成功攻克了困擾國際生物製藥領域半個多世紀的兩大世界性難題——蘿蔔硫素的提純率和穩定性。此項技術已獲得六項國家發明專利，且領先於國際水平。
  • 重大發現！大連理工大學揭示近10年這一"全球變化"，成果引起國際關注！
    近日，大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室李志軍教授團隊在北極海冰變化方面取得重要進展，研究成果"Physical properties of summer sea ice in the Pacific sector of the Arctic during 2008−2018"發表在地球科學領域國際權威期刊
  • "中國天眼"獲國際關注！北京女博士研究入選《Nature》年度十大科學發現！
    最新觀測證實極強磁場中子星（磁星）是快速射電暴的來源之一。這也是目前唯一被觀測驗證的可以產生快速射電暴的天體。主要合作團隊為FAST快速射電暴優先重大項目團隊，包括北師大天文系的高鶴教授（文章的合作者）、李正祥副教授（文章的合作者），以及來自北京大學、中國科學院國家天文臺、美國內華達大學等國內外相關的天文學家和科研工作者。在《Nature》發布的2020年十大科學發現中，除了影響2020年全球人類健康的新冠肺炎研究外，HIV治療、冷凍電鏡等領域也受到關注。