用户成果

稳态强磁场实验装置2021年度十大亮点成果

来源: 时间:2022-03-02 作者:

  首次在少层黑砷中发现了新奇量子霍尔

         浙江大学郑毅研究员课题组首次在黑砷二维电子态中发现了外电场连续、可逆调控的强自旋轨道耦合效应,实现了对自旋的高速精准控制;同时在全新的自旋-能谷耦合的 Rashba 物理现象中,发现了新奇的量子霍尔态。强磁场下的电输运测量为新奇量子态的确认提供了重要证据。该研究为高效率、低能耗自旋电子器件研制提供了坚实基础,并进一步加深对量子霍尔现象的理解。 相应成果发表于 Nature >>>文章链接

a. 黑砷二维电子态粒子-空穴不对称的反常量子霍尔态;b. 空穴掺杂对应的自旋-能谷耦合Rashba能带和电子掺杂对应的传统 G-Rashbac. 黑砷二维空穴气的反常量子霍尔态随栅压和磁场的变化关系;d. 黑砷二维电子气的反常量子霍尔态随栅压和磁场的变化关系

   

  新型“磁束子”拓扑磁结构和电操控磁拓扑的实现

         中科院强磁场科学中心杜海峰研究员课题组首次理论提出并实验验证了一种具有多拓扑态新型磁结构磁束子,其拓扑荷可以为任意整数。并利用SHMFF实现了可控电流驱动磁束子运动,发现它们在电流驱动下的霍尔偏转方向与拓扑荷符号有关,并实现了电控拓扑斯格明子-磁泡转变。以上工作有望推动未来可靠、低能耗和高效率的拓扑自旋电子学器件的开发。相应研究成果发表于Nature NanotechnologyAdvanced Materials>>>文章链接1   >>>文章链接2

a. “磁束子在电流作用下运动及其自旋电子学器件概念图;b.基于磁斯格明子-磁泡的拓扑自旋电子学器件

  

  外磁场调控拓扑相变

         上海科技大学郭艳峰教授、复旦大学李世燕教授联合中科院强磁场科学中心皮雳研究员等,借助SHMFF所属水冷磁体WM5研究了强磁场下EuAs3单晶的量子输运物性并证实了EuAs3存在磁性诱导的拓扑相变,展现了丰富的拓扑物性,提供了一个探索磁性与非平庸拓扑态关联的理想平台,并且其巨大磁阻及拓扑物性具有潜在的应用前景。相应研究成果发表于Nature Communications >>>文章链接

 

EuAs3自旋极化态能带强磁场电输运测量及分析结果 

 

  微纳尺度下伊辛超导器件中证实了本征反常金属态的存在

   北京大学王健教授联合中国石油大学邢颖副教授、中国人民大学刘易副研究员等在Nano Letters上发表了机械剥离的过渡金属硫化物4HaTaSe₂超导薄片的极低温电输运实验研究。通过高频滤波对照实验,直接观测到高频噪声诱导的非本征反常金属态;随后在更低温、更高磁场下,通过对测量线路进行有效滤波后,进一步得到了本征反常金属态的可靠实验证据,并通过SHMFF所属水冷磁体WM5的电输运测量系统提供了超导上临界场的各向异性数据,绘制了包含本征和非本征反常金属态的完备相图。>>>文章链接

二维超导TaSe2器件的非本征a、本征b反常金属态实验证据;c.包含非本征和本征反常金属态的相图 

 

  笼目材料CsV3Sb5中的非平庸拓扑电子能带证据

     中国人民大学雷和畅教授课题组利用SHMFF所属水冷磁体WM5研究了强磁场下CsV3Sb5单晶的量子输运物性。通过对Shubnikov-de HaasSdH)量子振荡的分析以及与理论计算结果比较,验证了CsV3Sb5存在拓扑非平庸的电子结构。相关结果发表于Physical Review Letters>>>文章链接

a.电阻率与温度关系;b.磁化率与温度关系;c.强磁场下的磁电阻;d.磁电阻振荡项与磁场倒数关系

 

  发现钙钛矿纳米晶室温光致发光磁场效应

        华中科技大学韩一波教授课题组设计制备了CsPbCl3钙钛矿纳米晶,并利用Mn注入自旋、通过Br调控晶体对称性,首次在室温下观测到激子自旋极化引发的圆偏振发光。借助SHMFF对不同温度下的晶体结构和磁性离子局域对称性进行研究,揭示了晶体对称性的转变和磁性离子波函数对称性的破缺在室温自旋极化光发射效应中的重要作用。相关研究成果发表于Advanced Materials上。  >>>文章链接 

 

a-c. 离子调控下CsPbCl3的电子结构;d-f. 不同离子调制样品的TEM图像

 

  光催化固氮反应加氢途径的调控

         中国科学技术大学熊宇杰教授、高超副教授与武晓君教授合作,以TiO2为催化剂模型,揭示了掺杂Fe导致TiO2表面氧空位局域电子结构的变化可以调控N2的加氢从缔合交替加氢路径转向更为有利的缔合远端加氢路径。通过SHMFF证实了Fe掺杂可以促进氧空位的形成,为N2还原反应提供了活性位点。该研究为通过理性控制反应路径实现高效光催化固氮提供了新的见解。相应研究成果发表于Angewandte Chemie-International Edition<<<文章链接

Fe掺杂调控TiO2氧空位局域电子结构并改变光催化固氮的加氢路径示意图 

 

  设计出新型光控元件蛋白cpLOV2

         中科院强磁场科学中心王俊峰研究员联合德克萨斯A&M大学的黄韵教授、周育斌教授以及麻省大学医学院的韩刚教授,利用SHMFF所属SM3及配套NMR,对LOV2进行了优化循环排列(Circular permutation)设计,获得了能提供更多不同锁定界面的新型光遗传学工具cpLOV2。该团队利用cpLOV2实现了钙离子通道的远程开启,CRISPR–Cas9介导的基因编辑控制,基因转录的光控重编程,癌细胞自杀的激活以及光控细胞免疫疗法来诱导肿瘤细胞体内杀伤等。相应研究成果发表于 Nature Chemical Biology>>>文章链接

cpLOV2改造设计及其光遗传学应用拓展  

 

  新型端粒G-四链体的结构解析为肿瘤治疗提供新靶点

         中科院强磁场科学中心张钠研究员课题组依托SHMFF所属SM3及配套NMR,首次发现并解析自我动态组装的三聚G-四链体结构,增加了G-四链体构型的多样性,为抗癌药物的开发提供了新的靶点。另外,序列d(GGGTTAGGGTTAGGGT)d(TAGGGT)自组装形成了两个呈准镜面对称的G-四链体混合物,有趣的是,小分子ThT能够差异区分这两个结构高度近似的结构。相应成果均发表于Nucleic Acids Research >>>文章链接1 >>>文章链接2

(A) (B) DNA序列d(GTTAGG)形成的G-四链体;(C) ThTRLPG-四链体结合的全原

 

  研发了高效修复损伤皮肤的纳米级硼酸盐生物活性玻璃

         中科院强磁场科学中心王俊峰研究员课题组借助SHMFF所属超导磁体SM3及配套NMR,研发出纳米级硼酸生物活性玻璃(nano-HCA@BG,该生物玻璃不仅大大降低了硼酸盐生物玻璃的生物毒性,提高了玻璃的生物兼容性,而且显著促进了硼酸盐生物玻璃对皮肤修复的效果,有望成为下一代皮肤伤口修复敷料。相关成果发表在Chemical Engineering Journal >>>文章链接

小鼠皮肤缺损模型的创面愈合过程;A. 不同对照组与Nano-HCA@BG的第01357天小鼠皮肤伤口愈合图像(照片中标尺的单位尺度为1mm);B.对应的小鼠伤口愈合率的统计结果

 

 

附件下载: