学术背景 在极端条件下（如高压、高温）研究材料的行为是凝聚态物理和材料科学中的重要课题。激光冲击技术能够在纳秒时间尺度上对材料施加极高的压力，而X射线衍射技术则可以在飞秒时间尺度上捕捉材料的结构变化。然而，在这些动态压缩实验中，温度的测量一直是一个难题。传统的测温技术（如热辐射测量）在如此短的时间尺度和小尺度目标上难以实现。因此，开发一种能够在单次实验中精确测量动态压缩材料温度的方法具有重要意义。 本文的研究团队利用X射线自由电子激光（X-ray Free-Electron Laser, XFEL）和激光冲击技术，提出了一种基于X射线热漫散射（Thermal Diffuse Scattering, TDS）强度的温度测量方法。该方法通过测量铜箔在激光冲击下的X射线热漫散射强度，推导出材料的温...

学术背景 近年来，结构化光（structured light）在模拟高能物理、宇宙学、磁性材料和超流体中的拓扑斯格明子（skyrmion）纹理方面展现了巨大的潜力。斯格明子是一种非奇异、局域的拓扑结构，最初在核物理中被提出，后来在超流体、磁性材料和玻色-爱因斯坦凝聚态（Bose-Einstein condensates）中得到了广泛研究。尽管光学斯格明子在数据编码和存储方面具有潜在应用，但关于其拓扑结构向物质转移和存储的研究却非常有限。本文旨在解决这一问题，通过实验展示如何将激光束中的斯格明子拓扑高保真地映射到冷原子气体中，并在新的非传播形式下进行检测。 论文来源 本文由Chirantan Mitra、Chetan Sriram Madasu、Lucas Gabardos、Chang Chi...

学术背景 锗（Germanium, Ge）作为第四族元素之一，在基础科学和技术应用中具有重要意义。其亚稳态多晶型体（metastable polymorphs）因其独特的纳米结构和优异的电子、光学特性而备受关注。然而，锗在高压条件下的相变机制及其亚稳态多晶型体的形成过程仍不明确，尤其是通过动力学路径控制其纳米结构的合成方法尚未得到深入研究。本研究旨在通过快速减压实验，揭示高压β-Sn相锗在减压过程中形成不同纳米结构亚稳态多晶型体的机制，并探讨其相变动力学路径。 论文来源 本论文由Mei Li、Xuqiang Liu、Sheng Jiang等学者共同完成，作者来自中国北京高压科学与技术先进研究中心（Center for High Pressure Science and Technology ...

学术背景 在极端条件下研究材料的物理性质是凝聚态物理的重要方向之一。超强磁场（超过100特斯拉）能够显著改变材料中电子的行为，例如通过塞曼效应（Zeeman effect）和回旋运动（cyclotron motion）影响材料的电子结构和晶体结构。然而，超强磁场的产生和测量技术面临巨大的技术挑战，尤其是介电常数的测量。介电常数（dielectric constant, ε）是材料对外加电场的响应能力的重要参数，能够揭示材料内部的电荷分布和极化特性。在铁电材料中，介电常数的变化通常与晶体结构的不稳定性相关，尤其是在铁电相变（ferroelectric phase transition）附近。 然而，在超强磁场下测量介电常数的技术尚未成熟。由于超强磁场的持续时间极短（通常为几微秒），传统的测量方...

超快纳米光谱与成像技术的最新进展：基于探针显微镜的应用 研究背景 近年来，随着光学显微技术的飞速发展，科学家们对纳米尺度物理现象的理解取得了显著进步。然而，传统的远场光学显微技术受限于光学衍射极限，难以实现亚波长级别的空间分辨率。与此同时，量子材料、二维材料（2D Materials）、有机分子材料等新型材料的研究需求日益增加，这些材料中的光-物质相互作用往往发生在极短的时间尺度（飞秒至纳秒）和极小的空间尺度（纳米至埃级别）。因此，开发能够同时提供高空间分辨率和高时间分辨率的显微技术成为科学研究的关键。 为了突破传统光学显微技术的限制，扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy, SPM）逐渐崭露头角。特别是结合超快光学技术的SPM方法，如超快散射型近场光学显微镜（U...

高性能宽带光学调制器的研究：基于石墨烯和六方氮化硼堆叠结构的创新设计 研究背景与问题提出 随着光通信技术的快速发展，电光调制器在现代电信系统中扮演着至关重要的角色。然而，如何在提高调制深度的同时降低插入损耗，一直是该领域面临的重大挑战。近年来，二维材料（如石墨烯、六方氮化硼 (h-BN) 和二硫化钼 (MoS₂)）因其独特的光电特性而受到广泛关注。特别是石墨烯，由于其高载流子迁移率、可调节的光学性质以及与表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的强相互作用，被认为是开发高性能光学调制器的理想材料。 尽管已有研究在基于石墨烯的光学调制器方面取得了一定进展，但这些器件往往存在调制深度不足或插入损耗过高的问题。此外，传统调制器的设计通常依赖于厚介质层，这...

研究背景与问题引入 非线性波系统是物理学、光学和凝聚态物理等领域的核心研究对象之一。然而，现实中的非线性波系统往往受到随机噪声的干扰，这种干扰可能显著改变波的行为特性，例如孤子（Soliton）的传播、波湍流（Wave Turbulence）的形成以及模式生成（Pattern Formation）。为了更准确地描述这些复杂现象，科学家们提出了随机非线性薛定谔方程（Stochastic Nonlinear Schrödinger Equation, SNLSE），并在此基础上进一步发展了随机共振非线性薛定谔方程（Stochastic Resonant Nonlinear Schrödinger Equation, SRNLSE）。SRNLSE结合了色散效应（如时空色散和模间色散）以及非线性效应...

经典与量子自旋液体中大尺度密度涨落的异常抑制 学术背景 经典自旋液体（Classical Spin Liquids, CSLs）和量子自旋液体（Quantum Spin Liquids, QSLs）是凝聚态物理中极具吸引力的研究领域。CSLs 是一种不具有长程磁序的物态，其基态具有大量的简并性。而当引入量子涨落时，这些经典基态之间的动力学相互作用可以催生出 QSLs，QSLs 是高度纠缠的量子相，具有分数量子激发和拓扑序等奇特性质。 然而，尽管 QSLs 的理论研究已经取得了显著进展，但实验上直接观测到 Z2 QSLs 仍然具有挑战性。此外，关于 CSLs 和 QSLs 的结构特性，尤其是其大尺度密度涨落的性质，尚未得到系统的研究。因此，本文旨在揭示 CSLs 和 QSLs 中一种隐藏的大尺...

石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格中的扩展量子反常霍尔态 学术背景 近年来，拓扑平带中的电子行为引起了凝聚态物理领域的广泛关注。拓扑平带中的电子在强关联效应下可以形成新的拓扑态，这些态在零磁场下表现出量子反常霍尔效应（Quantum Anomalous Hall Effect, QAHE）。特别是，多层石墨烯与六方氮化硼（hBN）形成的莫尔超晶格系统为研究这些拓扑态提供了理想的平台。此前的研究表明，五层菱面体石墨烯（rhombohedral graphene, RG）与hBN的莫尔超晶格在约400毫开尔文的温度下表现出分数量子反常霍尔效应（Fractional Quantum Anomalous Hall Effect, FQAHE），这引发了关于其机制和莫尔效应作用的广泛讨论。 然而，关于这些拓...

背景介绍 近年来，扭转双层和三层石墨烯中的超导性发现引发了广泛关注。这些系统的关键特征在于层间耦合与莫尔超晶格之间的相互作用，导致了低能平坦带的出现，这些平坦带具有强关联性。类似的平坦带也可以通过其他二维材料（如过渡金属二硫化物，TMDs）的晶格失配或扭转异质结构中的莫尔图案诱导产生。尽管在莫尔TMDs中已经观察到了多种关联现象，但超导性的稳健实验证据仍然缺乏。本文报告了在5.0°扭转双层WSe₂中观察到的超导性，最高临界温度为426 mK。这一发现表明，莫尔平坦带超导性不仅限于石墨烯结构，TMDs中的本征特性（如带隙、强自旋-轨道耦合、自旋-谷锁定和磁性）为探索更广泛的超导参数空间提供了可能性。 论文来源 本文由Yinjie Guo、Jordan Pack、Joshua Swann等作者共...