第一屆中國科學院物理研究所博士後學術年會於2019年12月10日在北京成功召開。本次會議為物理所的博士後打造了良好的創新成果展示和學術交流平臺，對在站博士後探尋學術前沿、提升科研創新能力起到了積極的推動作用。第一屆博士後學術年會在物理所各級領導的大力支持下，首次設立了優秀博士後獎，以表彰在站博士後在各自研究領域取得的重要學術成果，同時本獎項也將在未來的每一屆博士後年會中評選產生。
本次會議共選出了兩位優秀博士後獲獎者，一位是來自表面物理國家重點實驗室SF01組的博士後王理，表彰其在製備大尺寸單層單晶六方氮化硼方面做出的傑出工作；另一位是來自納米物理與器件實驗室N04組的博士後陳輝，表彰其在摺疊石墨烯方面做出的傑出工作。
胡江平副所長為優秀博士後王理（右一）和陳輝（左一）頒獎
優秀博士後獲獎者
王理博士
個人簡介：
王理，於2009年本科畢業於武漢大學應用物理學專業，於2016年博士畢業於武漢大學凝聚態物理專業，期間作為聯合培養博士於美國麻省理工學院及田納西大學交流學習。2016年，王理博士於加入中國科學院物理研究所表面物理國家重點實驗室SF01組開始博士後研究，開展二維材料相關研究工作至今。王理博士的研究興趣主要包括：高質量塊體或二維材料的製備，二維材料的生長動力學研究，二維材料超快生長等，在Nature，Nature Chemistry，Nanoscale等高水平雜誌發表學術論文數篇。
第一屆博士後年會優秀博士後獎獲得者王理博士
獲獎工作介紹：
構築「二維世界」 - 晶圓級（100平方釐米）六方氮化硼單晶單層膜的製備【Nature, 2019, 570: 91–95】
隨著傳統矽基電子器件的發展進入瓶頸期，基於量子材料的新器件研究已成為當今科技領域的前沿熱點。作為量子材料家族的重要分支，二維量子材料僅有原子級厚度，量子效應顯著，在變革性技術研發和先進裝備製造領域極具潛力。總所周知，器件的集成度能直接決定其性能，高集成度器件（例如晶片）的製造是基於高精度微納加工和晶圓級單晶宏量製備的。對於二維量子材料，其器件製造工藝與傳統半導體（矽、砷化鎵、氮化鎵等）器件微加工工藝兼容。因此，在現階段，大面積、高質量的二維單晶製備是實現二維量子器件規模化應用的核心關鍵。
現有研究表明，外延生長是兼顧尺寸和質量的二維單晶生長方法，其主要挑戰就是襯底表面對稱性的調控。常見的二維單晶生長襯底是單晶金屬箔，其表面具有中心反演對稱性，適合於外延晶格也具有中心反演對稱性的材料，例如石墨烯（二維導體）。但是對於絕大多數其它的二維材料，比如六方氮化硼（二維絕緣體），其晶格是非中心反演對稱的，因而無法在常規金屬單晶上外延生長出單晶材料。針對這一難題，王理博士與合作者設計出了一種具有特殊臺階方向的非中心反演對稱性的單晶晶面Cu(110)/<211>，利用六方氮化硼晶疇中硼型和氮型鋸齒形邊界與<211>臺階邊緣耦合強度的能量差打破晶疇在襯底表面取向的對稱性，從而實現對六方氮化硼晶疇單一取向的控制生長，並無縫拼接為分米級單晶薄膜。同時，結合原位生長技術與第一性原理計算，研究團隊還對單晶氮化硼生長過程進行了深入動力學研究，提出了全新的生長機理。
圖1. 利用對稱性破缺襯底外延二維六方氮化硼單晶的設計思路
圖2 單晶六方氮化硼的生長、表徵及生長動力學研究。
參考文獻：
[1] Wang L, Xu X, Zhang L, et al. Epitaxial growth of a 100-square-centimetre single-crystal hexagonal boron nitride monolayer on copper. Nature, 2019, 570: 91–95
[2] Geim A K, Novoselov K S. The rise of graphene. Nat Mater, 2007, 6: 183–191
[3] Feng B, Zhang J, Zhong Q, et al. Experimental realization of two-dimensional boron sheets. Nat Chem, 2016, 8: 563–568
[4] Wang Q H, Kalantar-Zadeh K, Kis A, et al. Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides. NatNanotechnol, 2012, 7: 699–712
優秀博士後獲獎者
陳輝博士
個人簡介：
陳輝，於2011年本科畢業於南開大學光信息與技術專業，於2017年博士畢業於中國科學院物理研究所凝聚態物理專業，期間作為聯合培養博士到美國內布拉斯加州州立大學林肯學校交流學習。於2017年12月加入中國科學院物理研究所納米物理與器件實驗室N04組開展博士後學研究，合作導師為高鴻鈞院士。陳輝博士的主要研究興趣包括：石墨烯納米結構與有機單分子的結構調控與物性研究，低溫強磁場STM搭建，原子級精準的石墨烯摺疊，馬約拉納零能模的研究等，在Science，Nature Physics，Nature Communication，Advanced Materials，Nano Letter等高水平雜誌發表學術論文數篇。
第一屆博士後年會優秀博士後獎獲得者陳輝博士
獲獎工作介紹：
「二維世界摺紙術」 - 原子級精準控制、按需定製的石墨烯摺疊【Science 36, 1036 (2019)】
「摺紙術」是一種把紙張折出各種特定形狀和花樣的藝術。藝術家們通過精妙的手法，把簡單與單調的二維紙張變成豐富多彩的三維結構。受這種藝術的啟發，摺疊操縱經常被巧妙地用在很多科學技術前沿領域，用來構築形狀與功能各異的結構、器件甚至機器。在宏觀尺度下，受摺紙術的啟發，科學家已經能夠構建出石墨烯功能器件甚至機器模型。理論預測發現，在原子尺度，通過對石墨烯的彎曲摺疊，可以構築出具有新奇電子學特性的納米結構。然而，石墨烯彎曲結構的電子學性質容易受到局域的空位、增原子、邊界等缺陷結構的影響。在單原子尺度精確地摺疊石墨烯，特別是根據特殊需要沿特定方向對石墨烯進行摺疊，具有極大的挑戰性。
陳輝博士及其合作者在國際上首次實現了原子級精準控制、按需定製的石墨烯摺疊，是目前世界上最小尺寸的石墨烯摺紙。通過低溫掃描隧道顯微鏡（STM）原子操縱技術實現了：1. 石墨烯納米結構的原子級精準摺疊與解摺疊；2. 同一個石墨烯結構沿任意方向的反覆摺疊；3. 堆疊角度精確可調的旋轉堆垛的雙層石墨烯納米結構；4. 準一維碳納米管納米結構的構築；5. 雙晶石墨烯納米結構的可控摺疊及其異質結的構築。
該工作在國際上首次實現了原子級精準控制、按需定製的石墨烯摺疊，這是目前世界上最小尺寸的石墨烯摺疊。基於這種原子級精準的「摺紙術」，還可以摺疊其它新型二維原子晶體材料和複雜的疊層結構，進而製備出功能納米結構及其量子器件，研究其新奇物理現象。例如，探索魔角旋轉堆垛雙層二維原子晶體材料的超導電性、拓撲特性和磁性，以及研究一維異質結的輸運性質及其應用等等。該工作受到了英國物理學會《Physics World》、美國物理學會《Phys. Org》、美國國家石墨烯協會《National Graphene Association》和麻省理工科技評論《MIT Technology Review》等學術評論網站的關注與報導。
圖1 摺疊方向精確控制以及角度連續可調的旋轉堆垛雙層石墨烯的構築
圖2 原子級石墨烯摺疊示意圖
除了摺疊石墨烯的工作外，陳輝博士還在馬拉約那零能模的研究中做出了傑出的工作。陳輝博士及其合作者利用自主搭建的矢量磁場-30 mK STM 系統，在FeTe0.55Se0.45 上發現了伴隨馬約拉納零能模出現的渦旋束縛態能級序列半整數嬗移，反映了超導渦旋中馬約拉納零能模的拓撲本質，相關工作發表在【Nat. Phys. 15, 1181 (2019)】（獲獎人是共同第一作者）。最近，通過電導精確可控技術在 FeTe0.55Se0.45上發現了馬約拉納零能模的電導臺階與量子化電導，得到了鐵基超導渦旋中存在馬約拉納零能模的強有力證據 【Science (2019), in press】（獲獎人是共同第一作者），該工作給出了鐵基超導體中存在馬約拉納零能模的關鍵性實驗證據，為研究馬約拉納零能模和推動未來拓撲量子計算起到了重要的推動作用。
參考文獻：
[1] Hui Chen, Xian-Li Zhang, Yu-Yang Zhang, et al, Atomically precise, custom-design origami graphene nanostructures, Science 365, 1036 (2019)
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[5] B. Wang, M. Huang, N. Y. Kim, et al, Controlled folding of single crystal graphene. Nano Lett. 17, 1467–1473 (2017).
[6] J. Mu, C. Hou, H. Wang, Y et al, Origami-inspired active graphene-based paper for programmable instant self-folding walking devices. Sci. Adv. 1, e1500533 (2015).
中國科學院物理研究所是國務院人力資源和社會保障部和全國博士後管理委員會評估的全國優秀博士後科研流動站，是擁有凝聚態物理、光學物理、原子分子物理、等離子體物理等基礎研究方向為主多學科、綜合性科學研究機構。物理所憑藉著在基礎物質科學研究領域積累的深厚底蘊以及先進高端的科研平臺，吸引了國內外許多優秀的博士畢業生來此開展博士後科研工作。此外，中科院物理所「一村三湖」的戰略布局正在快速穩步的推進，基於此戰略布局，物理所以優厚的待遇常年面向海內外竭誠選聘崗位博士後研究人員，不受名額限制，並將崗位博士後研究人員作為物理所遴選、培養高水平青年人才的重要途徑。
中科院物理所於2019年12月10日成功舉辦的第一屆博士後學術年會是對物理所廣泛學術交流及科研合作這一優良傳統的全新體現形式，是吸納更多優秀博士後人才投入到物理所科研建設中去的重要途徑。本次學術年會不僅為物理所的在站博士後提供了展示學術成果及尋求科研合作的平臺，同時也將博士後這支年輕的「生力軍」緊緊凝聚在一起，為物理所「建成國際一流物質科學研究基地」的發展目標做出更多的貢獻。
編輯：小林綠子