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最新Nature Science汇总: 曹原上周发Nature 这周发Science
材料人客服小谭     2021-04-17 微信扫码分享  
本周Nature、Science汇总

1 Science:超导魔角石墨烯的向列性和竞争顺序

固态系统中强相互作用的电子通常在基态下显示出破坏多个对称性的趋势。不同阶数参数之间的相互作用会产生丰富的相位图。基于此,美国麻省理工学院曹原和Pablo Jarillo-Herrero教授报告了在魔角扭曲双层石墨烯(TBG)中具有旋转对称性破坏的缠结相的鉴定。基于横向电阻测量,作者发现一个强各向异性相位于超导圆顶的欠掺杂区域上方的“楔形区”中。在其与超导圆顶相交时,观察到临界温度降低。此外,超导状态表现出对与方向相关的面内磁场的各向异性响应,从而揭示了整个超导圆顶上的向列配对状态。研究结果表明,向列波动在魔角TBG的低温相中起着重要作用。

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/372/6539/264

2 Science:具有3D自旋轨道耦合的量子气体中理想Weyl半金属带的实现

高阶拓扑绝缘体是目前凝聚态物理学的研究热点,Weyl半金属天生具有量子性质,在拓扑学和自旋电子学这两个世界之间架起了桥梁。根据晶格理论,Weyl锥必须成对出现,锥的最小数量为2。只有两个Weyl锥体的半金属是理想的Weyl半金属(IWSM)。基于此,中国科学技术大学潘建伟院士陈帅教授,以及北京大学刘雄军教授报告了通过对超冷原子进行3D自旋轨道耦合工程实验实现了IWSM。通过平衡状态下的虚拟切片成像技术可以清楚地测量拓扑Weyl,并在淬灭动力学中进行了进一步解析。IWSM波段的实现为研究固体中难以接近的各种奇异现象开辟了一条途径。

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/372/6539/271

3 Science:量子计算硬件的材料挑战和机遇

在过去的二十年中,人们一直在努力构建有可能解决经典计算机上棘手问题的量子计算硬件。量子信息处理(QIP)的几种硬件平台也正在积极开发中。为了实现基于这些技术的大规模系统,必须实现比迄今为止在可扩展平台中证明的错误率低得多的错误率,或者完全设计一个新平台。这些活动将需要在材料科学和工程,新的制造和合成技术以及新的测量和材料分析技术方面取得重大进展。基于此,美国IBM量子计算科学家Hanhee Paik综述了量子信息处理中材料科学当前面临的挑战和机遇。通过描述导致当前对每个问题的了解的证据,对每个物理平台中的材料问题进行了全面的回顾,并讨论潜在的新材料平台。尽管每种硬件技术的物理实现之间存在重大差异,但仍有几个共同的主题:材料选择是由异质性,杂质和可用材料中的缺陷驱动的。扩展到更大的系统会引起新材料问题,这些问题在单量子位测量中并不明显。

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/372/6539/eabb2823

4 Science:量子自旋液体候选物κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3中的带隙磁性基态

几何上的挫折,量子纠缠和混乱可能会阻止具有强烈交换相互作用的局部自旋的长距离有序化,从而导致一种奇特的物质状态。κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3被认为是这种难以捉摸的量子自旋液态的主要候选者,但其基态性质仍然令人费解。基于此,德国斯图加特大学Martin Dressel提出了一个在低至毫微克尔文温度以下的多频率电子自旋共振(ESR)的研究,揭示了在6开尔文温度下自旋磁化率迅速下降。自旋间隙的这种打开,伴随着结构的改变,与键合固态基态的形成是一致的。同时,作者确定了杂质对ESR响应的贡献,当内在自旋形成单重态时,该贡献将占主导。此外,探测电子直接显示出缺陷的关键作用,这些缺陷对于没有磁序的量子自旋系统的低能特性是至关重要的。

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/372/6539/276

5 Science:多功能吸附膜的离子捕获电渗析

众所周知,发展能够有效净化非传统水源的技术,以满足全球对清洁水日益增长的需求至关重要。通常情况下,水处理厂通常需要一系列昂贵的分离装置来实现脱盐和去除有毒痕量污染物(例如重金属和硼)的功能。基于此,美国加州大学伯克利分校Jeffrey R. Long教授报道了在离子交换聚合物中嵌入的多孔芳香族框架纳米颗粒,从而实现了一系列功能强大,选择性和可调吸附膜,并证明了它们在称为离子捕获电渗析的高效,一步分离策略中的应用。该过程使用具有吸附膜的电渗析结构,同时淡化复杂的水源,并捕获不同的目标溶质,而对竞争离子的捕获可以忽略不计,此方法适用于开发高效和选择性的多功能分离。

原文链接:

https://science.sciencemag.org/content/372/6539/296

6 Nature:液体诱导细胞结构拓扑转变 

在细胞结构中实现拓扑转变通常需要复杂的重组、再包装、协调弯曲/拉伸/折叠等过程,特别是在节点附近,由于连接性要求其弹性阻力会达到最高值。哈佛大学的Joanna Aizenberg等人开发了可实现细胞微结构拓扑可逆转变的双层动态策略。该策略只需要将微结构暴露在特定的液体中,液体能够通过塑化、汽化过程重塑细胞拓扑结构。同时,引入特定混合液还可以实现可逆转变,进而可构建活性表面,可进行信息加密等应用。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03404-7

7 Nature:非互易相变

尽管波在非互易介质中的传导已经被深入研究过,但对多体系统集体行为导致的非互易现象仍然知之甚少。芝加哥大学的Vincenzo Vitelli等人发现非互易能够导致自发打破连续对称性的时间依赖相进行动态修复。通过建立新的方法,研究人员还发现多体系统中的集体性行为涵盖了从主动时间-(准)晶体到异常点强化的图案信息以及迟滞现象。这一工作为动力学不受最优化原理支配的系统的临界现象提供了基本理论支撑。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03375-9

本文由CYM&NanoCJ供稿。


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