教育部副部长杜江峰到中山大学、本实验室调研

4月11日,教育部党组成员、副部长杜江峰到中山大学调研学校“双一流”建设情况。教育部学位管理与研究生教育司司长吴刚,广东省教育厅厅长林如鹏,中山大学校长高松,学校有关部门负责同志参加调研。 杜江峰先后参观考察了中山大学校史馆、生命科学学院、水产动物疫病防控与健康养殖全国重点实验室、物理学院、广东省磁电物性分析与器件重点实验室等单位。▲参观中山大学校史馆 在生命科学学院,杜江峰听取了生物学一流学科建设专题汇报,对学科以合成生物学为牵引、构建多学科交叉融合机制给予肯定。他深入水产动物疫病防控与健康养殖全国重点实验室,详细了解水产疫病防控技术等最新进展,并与科研人员展开交流。在物理学院,杜江峰参观了广东省磁电物性分析与器件重点实验室的电子显微与微纳加工、磁电单晶制备与光学表征等实验室,了解中子散射谱仪建设情况和镍基高温超导研究进展,尤其是团队自主设计、开发研发的相关情况。▲实地调研广东省磁电物性分析与器件重点实验室 杜江峰在调研时指出,我国高等教育已全面进入高质量发展阶段,粤港澳大湾区建设向纵深推进,中山大学面临着难得的历史机遇,肩负着光荣的时代使命。新时代的中大要传承红色基因,赓续百年文脉,牢记为党育人、为国育才初心使命,锚定2035年建成教育强国战略目标,聚焦国家重大战略和粤港澳大湾区发展需要,一体推进教育改革发展、科技创新和人才培养,为全面推进中国式现代化作出新的更大贡献。 高松表示,中山大学将深入学习贯彻习近平总书记致中山大学建校100周年重要贺信精神,深刻把握高等教育强国建设的根本保证、根本目标、根本导向,以一流学科建设为牵引促进教育科技人才三者协同,全面提升人才自主培养能力,不断激活科技创新动力,在高质量发展征程上乘势而上、砥砺前行,加快建设中国特色世界一流大学。 调研期间,杜江峰还在中山大学召开“双一流”建设座谈会,广东省教育厅、部分“双一流”建设高校负责同志参会。

基于中子谱学的多场耦合力学测量分析系统第一次项目推进会议顺利召开

2025年2月20日上午,国家重大科研仪器研制项目——“基于中子谱学的多场耦合力学测量分析系统”第一次项目推进会在中山大学南校园339栋一楼会议室顺利召开。重大科研仪器项目面向科学前沿和国家需求,以科学目标为导向,资助对促进科学发展、探索自然规律和开拓研究领域具有重要作用的原创性科研仪器与核心部件的研制。本项目由广东省磁电物性分析与器件重点实验室联合天津大学、中国散裂中子源科学中心以及湖南科技大学共同开展攻关研制。会议汇聚了来自上述高校和科研机构的多位专家学者,共同探讨项目进展,规划未来研发方向,为项目的顺利推进奠定了坚实基础。 会议由中山大学张潇悦副教授主持,张潇悦首先对重仪项目的整体申请情况进行了汇报,确定了项目研制规划,明确了项目目标——研制一套能够同时实现宏观多场加载、微结构响应与原子尺度振动学信息测量的先进设备。这一目标的实现将为相关领域的科学研究提供强大的技术支撑,具有重要的科学意义和应用价值。 随后,各参与团队分别介绍了各自负责模块的研发方案。中山大学团队由刘新智副教授汇报了低噪模拟及优化工作方案,天津大学团队由林强副教授介绍了力热加载装置的研发建造方案,散裂中子源科学中心团队则由程辉工程师汇报了磁加载模块研发及调试安装方案,期间与会专家围绕各模块方案的重点难点问题展开了深入讨论。通过研讨,各团队对项目的技术路线和实施细节有了更清晰的认识,也为后续的协同研发工作指明了方向。最后会议明晰了项目预算分配情况,并计划每月进行一次线上或线下的例行项目推进会,同时根据项目需要不定时组织专题研讨会,针对项目中的重难点问题进行集中攻关,确保项目按计划顺利推进。 2月20日下午,天津大学讲席教授陈刚和中国散裂中子源副主任童欣研究员受邀出席广东省磁电物性分析与器件重点实验室学术讲座,分别作了题为“原位力学试验系统的开发与应用”和“中国散裂中子源简介”的精彩报告。讲座结束后,项目团队参观了实验室,并合影留念。张潇悦副教授详细介绍了实验室的科研设施、研究方向及近年来取得的成果。在交流互动中,团队成员增进了彼此了解,为后续合作奠定了良好基础。 2月21日,项目团队赴东莞散裂中子源实地考察,参观了由中山大学与散裂中子源科学中心联合建设的高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪,以及广东省极端条件重点实验室。程辉工程师和罗伟副研究员介绍了谱仪的结构、运行机制,以及极端条件样品环境设备。团队围绕重仪项目研发展开深入交流。此次考察为项目技术路线规划指明方向,为后续工作筑牢基础。 重仪项目第一次推进会及实地考察活动的成功举办,标志着项目正式进入实质性推进阶段。各参与单位将以此次会议为契机,充分发挥专业优势,紧密合作攻克技术难题,确保项目按时高质量完成。与会人员对项目未来发展充满信心,期待其为我国科研仪器自主研发和科技创新贡献重要力量。

广东省磁电物性基础学科研究中心(物理学)揭牌仪式暨第一届学术委员会第一次会议成功举行

2025年1月11日,广东省磁电物性基础学科研究中心(以下简称“学科中心”)揭牌仪式暨第一届学术委员会第一次会议在中山大学广州校区南校园哲生堂成功举行。中国科学院院士、学术委员会主任汪卫华教授,学术委员会委员林海青院士、贾金锋院士、王孝群教授、张广铭教授、韩秀峰研究员、王伯根教授、汤立群教授、郭建东研究员、仲政教授、申胜平教授、罗洪刚教授、田明亮教授、曲绍兴教授、仇巍教授、裴永茂教授、郭东辉教授、姚道新教授、王猛教授,中山大学副校长、学科中心主任郑跃教授,科研院基地处张莉恒处长、漆姗姗副处长,物理学院党委书记赵福利教授、副院长董建文教授和项泽亮教授、黄婧副书记,以及我校师生代表110多人参加了活动。揭牌仪式由物理学院院长、学科中心副主任郭东辉教授主持,汪卫华院士和郑跃副校长为学科中心揭牌。▲汪卫华院士(右)、郑跃副校长(左)为学科中心揭牌▲揭牌仪式合影 揭牌仪式结束后,学科中心郑跃主任在作工作规划时强调,一方面要深入学习领会习近平总书记致中山大学建校100周年贺信精神,聚焦国家重大战略和粤港澳大湾区发展需要,为建设教育强国、推进中国式现代化作出新的更大贡献;另一方面学科中心要进一步明确发展定位,创新体制机制,强化对学科建设、关键核心问题突破的支撑,强化使命担当,面向国家基础研究重大战略需求和国际科学前沿重大问题,积极开展基础科学研究。▲学术委员会议 委员们围绕学科中心建设进行了全面深入的交流研讨,从研究方向、重大科研问题、原探索项目、平台共享、国际合作与交流、高层次人才培养等方面提出了许多切实可行的指导意见。学术委员会由主任委员汪卫华院士主持。 广东省磁电物性基础学科研究中心于2024年5月获批成立,依托中山大学建设,是本省首批成立的5家学科中心之一。2024年5月31日,广东省基础与应用基础研究工作推进会在广州召开。会上,省委常委、副省长王曦出席会议并为学科中心授牌。▲王曦副省长(右)为郑跃副校长(左)授牌

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通知公告

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学术交流

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科研进展

科研进展 | 本实验室陈伟津教授课题组在铁电多位存储器研究方面取得新进展
科研进展 | 铁电材料极性动力学多尺度建模:理论进展与范式演进
科研进展 | 曹坤副教授团队在镍基高温超导材料磁性研究中取得新突破
科研进展 | APL Rising Star Award: 铌酸锂单晶光致铁电畴壁电输运性能研究
科研进展 | 光热敏感VO₂高精度(~10με/200nm)应变分布表征
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科研进展

2025/09/13 16:33

科研进展丨本实验室侯玉升副教授在二维磁性及其异质结磁各向异性研究方面撰写综述文章

磁各向异性是磁性材料至关重要的基本物理性质之一,它描述了磁化强度或磁矩倾向于指向特定晶体学方向的物理现象。从微观机制的角度来说,磁各向异性主要有三大来源:磁晶各向异性、磁偶极矩导致的磁形状各向异性以及磁交换各向异性。尽管磁各向异性在能量尺度上与磁性材料的总磁能相比微乎其微,但是它决定了长程磁序的磁化方向,从而影响自旋电子学器件的功能和性能。特别是,随着二维范德华磁性材料研究的持续深入,人们逐渐形成认识到,磁各向异性在稳定二维长程磁有序结构,以及在二维范德华磁性材料及其异质结中驱动复杂磁相的涌现过程中扮演着关键角色!

2025/08/22 11:40

科研进展丨本实验室阴帅组与中科院物理所李自翔组合作在量子临界动力学研究中取得新进展

近日,中山大学物理学院、广东省磁电物性分析与器件重点实验室阴帅副教授团队与中国科学院物理研究所李自翔特聘研究员团队合作在量子临界动力学领域取得重要突破。他们的研究成果“狄拉克系统中超越 Kibble-Zurek 前提条件的有限时间标度”(Finite-time scaling beyond the Kibble-Zurek prerequisite in Dirac systems) 发表于国际重要期刊《自然・通讯》(Nature Communications)。该论文首次揭示强相互作用狄拉克费米子系统临界点的非平衡动力学,将著名的Kibble-Zurek机制和有限时间标度理论扩展到包含初态有无能隙激发的系统中,为理解非平衡量子临界现象提供了全新视角。 探索临界点附近的非平衡普适性质是统计物理和凝聚态物理的核心课题之一。在上世纪七十年代,T. W. B. Kibble 在宇宙学研究中提出了描述拓扑缺陷形成的驱动动力学机制,后由W. H. Zurek推广到凝聚态系统的驱动临界动力学中,形成了著名的Kibble-Zurek 机制。钟凡教授等首先发现临界点附近驱动过程的完整标度,进而提出有限时间标度(Finite-time scaling, FTS)理论,不仅系统地刻画整个驱动过程动力学标度性质,还推广到包含不同初态、多种驱动方式的情形,并发展了一系列确定系统临界性质的非平衡方法。 然而,传统Kibble-Zurek 机制基于绝热-脉冲假设(Adibatic-impulse scenario),其有一个重要前提,即要求驱动初始阶段系统处于有能隙的态,以保证初始阶段的绝热性。但在狄拉克费米子临界点中,初始态可以设置为无能隙的狄拉克半金属态(如图1)。这类系统的临界动力学是否仍遵循Kibble-Zurek 机制和有限时间标度?传统理论无法回答。图1狄拉克临界点驱动动力学时间尺度示意图 对此,本研究团队聚焦二维强相互作用狄拉克系统,首次通过行列式量子蒙特卡洛(DQMC)方法,对两类典型狄拉克费米子系统的临界动力学模型进行了系统研究。研究发现,即使系统从无隙的狄拉克半金属相开始演化,违反传统Kibble-Zurek机制的“有能隙初态”前提,其驱动临界动力学仍然可以用有限时间标度标度形式描述。通过深入分析,团队提出了一个普适判据:即当无能隙相的动态临界指数z’和量子临界点的驱动速率的标度维度r满足z’<r时,Kibble-Zurek 机制和有限时间标度理论仍能有效适用。 团队进而利用有限时间标度形式,高效获取了可靠的临界指数。和传统平衡态方法中需依赖大尺寸和复杂修正相比,该研究通过调控驱动速率可以有效抑制有限尺寸效应,为费米子系统临界性质的数值研究提供了新的方案。 中山大学物理学院本科生曾植(现英国帝国理工学院研究生)、余荫铠(现中国科学院物理所研究生)、研究生黎智轩为论文的共同第一作者,中国科学院物理研究所的李自翔特聘研究员和中山大学广东省磁电物性分析与器件重点实验室成员、中山大学物理学院阴帅副教授为论文共同通讯作者。本项目得到了国家自然科学基金、广东省和广州市科技计划项目等资金支持。原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-61611-6

2025/07/27 10:35

科研进展 | 铁电氧化物薄膜中位错力电耦合调控:可控形核和逃逸及棘轮式滑移

铁电氧化物薄膜在器件中以多层异质界面结合的形式存在。不同层薄膜在外场作用下力学响应的不一致,且铁电材料内部丰富的畴/相微结构,导致铁电薄膜在器件使役过程中产生非协调的变形和受力。在铁电薄膜器件小型化的趋势下,这种非协调的应力愈发剧烈。同时,铁电薄膜在制备、加工、转移和器件集成的过程中也会不可避免地发生力学变形和受到应力。近期铁电自支撑薄膜的制备和转移以及柔性铁电器件的发展,使研究者们越来越关注铁电氧化物薄膜的可变形性和非协调应力作用。然而,铁电氧化物由于其成键类型和滑移系,往往体现出脆性,缺乏力学可变形性,从而限制了其材料器件的制备和应用。 近期研究工作表明,通过引入位错,可提高铁电氧化物薄膜的力学可变形性。然而,位错在铁电氧化物薄膜中的形核和滑移很难控制。而且位错的引入本身又会降低铁电氧化物薄膜在器件使役过程中的性能和稳定性,不但阻碍极化的翻转、钉扎铁电畴的演化,还会在使役的循环外载下积累造成材料疲劳、破坏和失效。如何在需要力学变形的制备和转移阶段可控的引入位错并控制位错滑移、并且在材料使役前可控的移除位错,满足铁电氧化物薄膜各阶段的需求,打破可变形性和性能之间的矛盾,成为铁电氧化物薄膜位错调控的关键问题和难点挑战。图1 铁电氧化物薄膜中位错形核和湮灭的力电耦合调控。该成果被编辑推荐选为Editors’ Suggestion文章。 针对上述问题,省重室科研团队通过分子动力学模拟,研究了铁电氧化物PbTiO3薄膜中位错形核、滑移和逃逸以及应力和极化分布的演化过程,并揭示了其中的动力学机制。借助铁电畴壁和薄膜表面交接点处的应力集中,利用电场控制畴壁位置从而实现了位错形核的调控。同时,发现了电学极化翻转和力学变形弛豫之间时间尺度差异可在铁电薄膜中产生非协调应力,导致位错的棘轮式滑移,从而实现位错的可控逃逸。相关成果以“Electromechanical coupled modulation of dislocation nucleation and annihilation in ferroelectric oxide films”为题在线发表在凝聚态物理领域国际知名期刊Physical Review B上,该工作被编辑推荐选为Editors’ Suggestion文章(图1)。图2 铁电PbTiO3薄膜位错的可控形核。a. 力电外场加载的示意图。b. 含有畴壁且无缺陷的铁电PbTiO3薄膜。c. 施加面内压缩载荷后螺位错在畴壁面上形核并滑移。d. 电场调控移动畴壁位置,螺位错仍停留在原滑移面处。e. 再次施加压缩后新的螺位错在畴壁面上形核并滑移。f. 电场调控完全翻转极化在单畴中保留螺位错。 省重室科研团队首先对铁电氧化物薄膜进行了面内的力学压缩,结果发现薄膜面内压缩变形会在铁电薄膜中产生螺位错。这种类型的螺位错优先会在铁电畴壁和薄膜表面的交接处形核。极化和应力分布图案的分析表明,压缩变形会将改变畴壁与表面交接处的极化分布,把原来由于静电力导致的表面极化钝化状况转变为锐利的180度畴壁,并且在交接处产生应力集中。这种应力集中诱导了螺位错在此处形核,同时也体现了位错形核中力学弹性变形能向静电能转换的过程。另外模拟结果发现,位错形核后,当我们通过电场移动畴壁时,位错并不会改变其滑移面,从而可以实现畴壁和位错的分离。畴壁诱导位错形核并能与位错分离的现象启发我们利用电场改变畴壁位置并施加压缩载荷,可以精确控制螺位错在铁电氧化物薄膜中的形核(图2)。我们通过电场改变畴壁位置,再施加力学压缩载荷,使螺位错在畴壁与薄膜表面交接处形核并沿畴壁面滑移至薄膜内部。重复电场调控畴壁位置和力学压缩加载诱导位错形核的过程,我们可以任意地、精确地在铁电PbTiO3薄膜中引入可滑移的螺位错,增强铁电薄膜的塑性和韧性。图3 铁电PbTiO3薄膜位错的棘轮式滑移与可控移除。a. 电场加载、位错位置和面内正应力随时间的变化曲线。b-h. 力电耦合激励下位错的滑移和逃逸及极化图案演化。 省重室科研团队同时利用极化翻转和变形弛豫时间尺度的不匹配在铁电薄膜中产生振荡且衰减的非协调应力,驱动位错产生棘轮式的单向滑移并最终将位错从薄膜表面移除(图3)。铁电PbTiO3薄膜中已存在的螺位错,因其产生的应力场导致了周围极化的非均匀分布。在施加竖直电场超过铁电薄膜的矫顽场时,位错附近的非均匀极化发生集体翻转,形成沿电场方向的均匀极化。在这种极化翻转过程中,位错附近具有水平极化分量的区域突然变化为竖直方向,导致薄膜在面内的局部收缩。这种收缩是伴随极化失稳翻转导致的,所以时间尺度较短。因为其远小于力学变形弛豫的时间尺度,周围的晶格结构不能马上通过变形松弛应力,从而导致在位错附近形成强烈的、突然的、振荡且衰减的面内非协调应力。在这种面内非协调应力的驱动下,位错发生滑移。因为振荡且衰减的面内非协调应力具备不对称性,同时施加电场和释放电场两个过程中极化翻转电滞回线和薄膜力学弛豫变形响应的非对称性,共同导致了位错产生棘轮式单向的滑移。通过循环电场加载和卸载,持续的棘轮式单向滑移使位错移动至薄膜表面并逃逸湮灭。本文中作者们通过建立了质点-弹簧-阻尼理论模型,分析了位错在受到面内非协调应力和滑移阻尼下的动力学行为,拟合了位错的等效质量和阻力系数,与模拟计算结果相互验证,也揭示了铁电薄膜位错的力电耦合滑移机制。 综上所述,本研究成果利用分子动力学模拟,发现畴壁与薄膜表面交接处的应力集中可以导致螺位错的形核,也发现了阶跃电场的加载可以实现位错棘轮式单向滑移,揭示了铁电薄膜中位错在力电耦合下的形核、滑移和逃逸的动力学行为和机制。发展了通过电场移动畴壁从而调控位错形核位点的引入位错新方法,也提出了通过针尖在薄膜表面施加循环电场驱动位错单向滑移并逃逸的位错移除新方法,实现了铁电薄膜中位错的可控形核和移除,可满足铁电氧化物薄膜各阶段对位错密度的不同需求,有望打破铁电氧化物薄膜可变形性和性能之间的矛盾。 该研究成果由中山大学独立完成,物理学院硕士研究生李刚畅为论文第一作者。该研究依托广东省磁电物性分析与器件重点实验室以及广东省磁电物性基础学科研究中心平台支持开展理论计算工作,得到了国家自然科学基金重点项目、区域联合项目和面上项目、国家重大科研仪器研制项目、中央高校基本科研业务费专项资金的资助,国家超级计算广州中心为该研究工作提供高性能计算资源。论文信息:Gangchang Li, Haohua Wen, Yi Zhang, He Jiang, Jijie Huang, Wenpeng Zhu* and Yue Zheng*. Electromechanical coupled modulation of dislocation nucleation and annihilation in ferroelectric oxide films. Physical Review B, 111, 224101 (2025).原文链接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.111.224101

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优秀研究生风采(十一)丨刘泽楠:保持热爱,奔赴山海
优秀研究生风采(十)丨何涌:奋楫笃行,臻于至善
优秀研究生风采(九)丨霍梦五:乘风破浪,追求卓越
优秀研究生风采(八)丨张志锋:仰望星空,脚踏实地
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党建专题

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