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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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Synthesizing New 3D Materials by Twisting
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上海交大葉芳偉教授受邀在美國(guó)物理學(xué)會(huì)Physics發(fā)表評(píng)論文章 2024年10月16日 責(zé)任編輯：葉丹 近日，上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院葉芳偉教授受邀在美國(guó)物理學(xué)會(huì)官方網(wǎng)站Physics上發(fā)表了題為“Synthesizing New 3D Materials by Twisting”的評(píng)論文章（Viewpoint）。該評(píng)論針對(duì)最近發(fā)表在《Physical Review Letters》上一項(xiàng)關(guān)于莫爾晶格的研究工作展開。Viewpoint是領(lǐng)域內(nèi)專家撰寫的作為發(fā)表在美國(guó)物理學(xué)會(huì)期刊上論文的最高推薦形式，旨在向公眾介紹物理學(xué)某個(gè)方向上激動(dòng)人心的進(jìn)展（Viewpoints are expert-written essays about papers that are considered exciting for a subfield of physics）。 無標(biāo)題.png 當(dāng)一個(gè)周期圖案通過位移、旋轉(zhuǎn)或輕微縮放與另一個(gè)相似圖案疊加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的干涉圖案，人稱“莫爾”圖案。這一生活中的常見現(xiàn)象在近二十年來受到了物理學(xué)界的廣泛關(guān)注，其中最著名的例子是轉(zhuǎn)角石墨烯：兩層石墨烯在轉(zhuǎn)過某個(gè)相對(duì)的小角度后堆疊，不僅會(huì)在空間上形成莫爾圖案，還會(huì)在物態(tài)上呈現(xiàn)出與單層石墨烯截然不同的性質(zhì)，形成“1加1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2”的神奇效果。以轉(zhuǎn)角雙層石墨烯為代表的莫爾雙層材料在凝聚態(tài)物理學(xué)中被廣泛研究，其應(yīng)用也拓展到了光學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)等領(lǐng)域。 無標(biāo)題1.png 然而，受限于材料的制備方式，關(guān)于莫爾物理的研究主要集中于二維體系。在今日發(fā)表在《Physical Review Letters》上的一項(xiàng)研究工作[Physical Review Letters 133, 163401(2024)]中，來自我國(guó)同濟(jì)大學(xué)、浙江師范大學(xué)、山西大學(xué)和清華大學(xué)的研究者首次提出了利用光晶格中的冷原子來實(shí)現(xiàn)三維莫爾晶格的具體方案。與二維莫爾晶格形成鮮明對(duì)比的是，三維莫爾晶格具有旋轉(zhuǎn)的非阿貝爾性（不可交換性），即旋轉(zhuǎn)晶格的旋轉(zhuǎn)順序顯著地影響最終結(jié)構(gòu)。因此，研究者發(fā)現(xiàn)可以從簡(jiǎn)單立方晶格中，產(chǎn)生更為豐富的晶格排列，從而相應(yīng)地，得到更為多樣化的材料屬性。 葉芳偉教授在評(píng)論文章中認(rèn)為，將兩個(gè)三維晶格以相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方式重疊，為合成具有多樣對(duì)稱性、展示非平凡能帶結(jié)構(gòu)和新穎特性的晶體打開了新的大門，同時(shí)也為探索高維非阿貝爾物理提供了一個(gè)新的研究平臺(tái)�！霸u(píng)論”還對(duì)莫爾物理的未來研究方向進(jìn)行了展望。 近年來，葉芳偉課題組及其合作者在光學(xué)莫爾晶格方向上進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究：首次提出并制備了光子莫爾晶格，發(fā)現(xiàn)了莫爾晶格中的光局域規(guī)律（Nature 2020；Nat. Photon. 2024）；研究了莫爾晶格的非線性效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了極低功率條件下的光孤子激發(fā) [ Nat. Photon. 2020; PRL 130, 083801(2023) ]；設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)莫爾晶格，實(shí)現(xiàn)了光束的拓?fù)溥\(yùn)動(dòng)（Nat. Comm. 2022; PNAS 2024），并發(fā)現(xiàn)了拓?fù)溥\(yùn)動(dòng)的分?jǐn)?shù)化效應(yīng) [PRL 128, 154101(2022); PRL 129, 183901(2022)] 等一系列重要成果。學(xué)術(shù)成果被國(guó)內(nèi)外多家學(xué)術(shù)媒體報(bào)道，如被英國(guó)物理學(xué)會(huì)《Physics world》兩度專題報(bào)道等，取得了較強(qiáng)的影響力。 論文鏈接：https://physics.aps.org/articles/v17/147 作者：葉丹 供稿單位：物理與天文學(xué)院 |
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