第十七届全国实验力学大会在珠海成功举办

由中国力学学会实验力学专业委员会和国家自然科学基金委员会数理科学部共同主办,中山大学和华南理工大学联合承办,广东省磁电物性基础学科研究中心和广东省磁电物性分析与器件重点实验室协办的第十七届全国实验力学大会于2024年12月6至9日在广东省珠海市成功举行。本次大会汇聚了国内外实验力学领域的顶尖专家、学者与行业精英,同时还吸引了大量攻读实验力学方向的研究生参加。会议期间,他们共同分享了最新研究进展、技术方法及应用经验,展望了实验力学领域的前沿问题及未来发展趋势,探讨了实验力学课程教学改革的探索与思考,这些交流推进了实验力学与航空、航天、航海、土木交通、能源、生命与医疗健康等学科的交叉与融合,推动了实验力学在重大工程及国防各领域中的应用与发展。 200多所高校、40多个科研院所、20多家实验力学相关知名企业及数家企事业单位的千余位代表参会,包括5位中国科学院院士和百余位全国实验力学领域知名学者及重点行业单位首席、总师和总工应邀参会, 规模创新高。 会议安排4个大会报告,设立了11个专题/专场会场共安排分会场报告423个,包括34个特邀报告、110个邀请报告、279个专题/专场报告,及103个墙报展示。这些报告和墙报全面展示了实验力学的最新研究成果和发展趋势,为全国实验力学工作者提供了深入探讨和交流的平台。 大会开幕式于2024年12月7日上午举行,中山大学副校长郑跃教授主持并致欢迎辞。第6届实验力学专业委员会主任委员、中国科学技术大学伍小平院士,中国力学学会理事长、西安电子科技大学郑晓静院士,第9届实验力学专业委员会主任委员、大会主席、国防科技大学于起峰院士,香港科技大学(广州)张统一院士,兰州大学周又和院士,国家自然科学基金委员会数理科学部倪培根副主任、力学处张攀峰处长等嘉宾出席了开幕式。 开幕式上,郑晓静院士代表中国力学学会致辞,她指出实验力学正面临很好的发展机遇,希望实验力学工作者能发展仪器设备研制及实验技术改进的特色,获得更多更重要的学术成果,为力学和经济社会发展做出更多的贡献;倪培根副主任在讲话中指出,希望实验力学进一步推动学科交叉融合,服务国家重大战略需求,为加快建设科技强国、实现高水平科技自立自强做出新的贡献;于起峰院士在致辞中指出,在百年未遇大变局中,实验力学科研应立足国家战略,针对国家的迫切需求与长远发展,解决核心问题,注重多元融合,研发科研仪器,促进产学研结合的健康循环,推动科技进步和社会发展。 开幕式后,本次会议特别邀请4位中国科学院院士作大会报告,郑晓静院士的报告题目为《风沙湍流的野外观测和风洞实验》,于起峰院士的报告题目为《大型结构静动态变形监测的柔性相机网络方法与系统》,张统一院士的报告题目为《AI4M (AI for Mechanics)和力学多模态大模型》,周又和院士的报告题目为《关于界面接触力在线测量的需求挑战与实现基础:电阻测量法》。▲郑晓静院士作大会报告▲于起峰院士作大会报告▲张统一院士作大会报告▲周又和院士作大会报告 12月7日下午至8日,分会场报告开讲,数百名优秀的专家、学者、工程师等,分别围绕实验力学方法与技术(光测、电测等)、结构与材料内部力学参量测量方法与技术(磁、声、谱、射线等)、科学实验仪器研制与学科交叉、实验力学教学与科普应用、实验力学与航空、航天及航海、实验力学与土木、交通及能源、实验力学与生命、医疗及运动、实验力学与电子、材料及机械、实验大数据与人工智能、极端力学中的实验测量等主题进行了精彩的报告,展示了最新的实验技术突破和理论进展,深入探讨了实验力学在工程应用、重大需求中的应用趋势,分享了实验力学检验检测新方法,展示了行业精细化示范应用,探讨了实验力学领域的前沿问题及未来发展趋势。 12月9日上午,“实验力学博士生论坛”专场顺利举办,博士生们热情分享了各研究方向的独特见解与思考。博士生论坛专场为年轻研究者提供了展示研究成果、交流学术思想的舞台,激发了学术界的新生力量,展现了实验力学的蓬勃生命力。 会议期间,大会邀请到多位国内实验力学领域知名仪器专家,展示了新的研究成果和实验测试技术与产品,同时进行了力学测试新技术与新设备的展示和商洽。 在各方共同努力下,第十七届全国实验力学大会顺利完成了全部预定议程,取得了圆满成功。此次大会不仅为实验力学领域的专家学者提供了一个高质量的交流平台,也为推动我国实验力学学科的发展和技术创新注入了新动力。期待下一届大会能带来更多精彩的学术交流和更多的科学突破。

2024广东省物理学会学术年会暨中山大学物理学科百年论坛成功举行

由广东省物理学会主办,中山大学物理学院、广东省磁电物性基础学科研究中心、广东省磁电物性分析与器件重点实验室共同承办的“2024年广东省物理学会学术年会暨中山大学物理学科百年论坛”,于2024年11月22至24日,在中山大学广州校区南校园成功举办。来自广东省内外各高校、科研单位和企业代表等370多人参加了大会。▲合影 23日上午,大会开幕式在中山大学学人馆隆重举行,曹臻院士、丁洪院士,中山大学副校长郑跃教授,广东省物理学会理事长王彪教授,副理事长邓文基教授、唐志列教授、樊军辉教授、刘彭义教授、胡义华教授、郭东辉教授,秘书长姚道新教授、副秘书长朱诗亮教授、罗质华教授、皮飞鹏教授、卫亚东教授,监事长何振辉教授,中山大学物理学院副院长王猛教授,以及九十年代曾任广东省物理学会理事长的莫党教授等出席。中山大学郑跃副校长在致辞中表示,本次会议是中山大学物理学科百年系列庆祝活动之一,对远道而来的院士、专家、学者和同学表示热烈的欢迎。他指出,广东省物理学会历史悠久、发展基础深厚,中山大学作为广东省物理学会理事长和秘书长单位,一直致力于为广大物理学工作者和青年学生提供科技创新和学术交流的良好平台,立足学科前沿,服务国家重大战略需求,为我省和粤港澳科技创新和经济发展贡献了重要力量。广东省物理学会理事长王彪教授作学会年度工作报告,他指出,2024年是全面贯彻落实党的二十大精神的关键之年,是实现“十四五”规划目标的冲刺之年,我们团结广大会员,把思想和行动统一起来,为促进我省科技水平的提高,助力创新型社会的建设,贡献学会的力量。开幕式由广东省物理学会秘书长姚道新教授主持。▲广东省物理学会王彪理理事长作年度工作报告▲广东省物理学会姚道新秘书长主持开幕式 本次会议邀请了4位院士作大会报告,分别在23日上午和24日上午进行。中国科学院高能物理研究所曹臻院士,他报告题目为“高海拔宇宙射线探测器(LHAASO)发现的超帕电子伏特宇宙射线和极端加速器”,主要介绍“高海拔宇宙线观测站”是全球地面上最灵敏的伽马射线望远镜,它发现了隐藏在银河系深处的许多伽马光源,远远超过了人类在地球上建造的最极端条件加速器的能力,甚至于逼近了物理学规律的极限。上海交通大学丁洪院士的报告题目是“铁基超导体:一个新的马约拉纳游乐场”,介绍促成“铁马平台”的系列发现,铁基超导体中固有的拓扑性质和涡旋中分立束缚态的大能隙为马约拉纳零能模的确认提供了令人信服的证据,正在成为一个令人激动的用来实现和操纵马约拉纳零能模的游乐场。清华大学段文晖院士的报告题目是“量子物理遇见人工智能”,该报告针对量子物理与AI的前沿交叉领域,探讨量子物理的实验、理论和计算如何与AI技术相结合,并探索这一融合带来的潜在创新与突破。深圳国际量子研究院院长、南方科技大学讲席教授俞大鹏院士的报告题目是“万物皆可量子—量子计算,人人有责”,阐述宏观科学、量子力学的相辅相成关系,我国发展量子科技的意义、优势、挑战、发展现状特别是面临的挑战与机遇进行分析,并分享深圳国际量子研究院在超导量子计算及量子科技若干“根技术”取得的最新研究进展。4个大会报告引发学者们强烈的共鸣和广泛反响。▲曹臻院士作大会特邀报告▲丁洪院士作大会特邀报告▲段文晖院士作大会特邀报告▲俞大鹏院士作大会特邀报告▲会场 23日下午为分会报告,设4个分会场,分会邀请报告15个,口头报告32个,各高等院校、科研机构的中青年专家学者就他们在凝聚态物理、理论物理、量子物理、材料、粒子、原子物理、光学,以及物理交叉学科和物理教育等领域研究成果作了精彩报告,展示了广东省物理学工作者近年来的高水平科研和教学成果,并引发与会者深入的交流和讨论。 北京大学的林熙教授和曹庆宏教授还受邀做了前沿科技和拔尖人才培养的报告,受到大家的欢迎。▲分会报告 现场海报倍受青年学者和在校研究生的踊跃参与,共展示了50份高水平的张贴报告,现场评选出12个优秀张贴报告奖。中山大学张梦菡同学、华南师范大学陈灼华同学分别荣获一等奖,中山大学张济海同学和高梓轩同学、华南师范大学刘美壮老师分别荣获二等奖,佛山大学李桂泷同学、广州大学何诗慧同学、岭南师范学院冯冠豪老师、嘉应学院刘梦敏同学、汕头大学张晶晶同学、暨南大学周诗文同学和广州番禺职业技术学院张立老师分别荣获三等奖。▲张贴报告 24日,大会闭幕式由广东省物理学会副理事长唐志列教授主持,理事长王彪教授致闭幕辞,并为优秀张贴报告的作者颁奖,同时为承办单位颁发了致谢证书。▲理事长闭幕致词▲唐志列副理事长主持闭幕式▲张贴报告颁奖仪式 大会得到来自广东、北京、江苏、四川、安徽等地的13家企业的参赞支持。会议期间他们还进行宣讲活动,科技企业和高校师生进行积极地交流探讨。▲姚道新秘书长主持宣讲会▲参展现场 22日下午还召开了全体理事会,会议审议通过了今年的工作总结及明年工作计划,以及明年各个竞赛项目和学术活动的承办单位。▲理事会 本次大会还入选中山大学2024年度“高水平国内会议”专项和中山大学理学部资助项目。大会在各方的共同努力下,取得圆满成功。

转载 | 《人民日报》理论版刊发中山大学党委书记朱孔军、校长高松署名文章:以新气象新作为谱写教育强国建设新篇章

编 者 按 11月27日,《人民日报》理论版头条刊发中山大学党委书记朱孔军、校长高松署名文章《以新气象新作为谱写教育强国建设新篇章》。全文如下:以新气象新作为谱写教育强国建设新篇章朱孔军 高松 教育兴则国家兴,教育强则国家强。习近平总书记在全国教育大会上的重要讲话,是指导新时代新征程教育工作的纲领性文献,为建设教育强国指明了前进方向、提供了根本遵循。建设教育强国是全面建成社会主义现代化强国的战略先导。高等教育作为教育强国建设的龙头,任务紧迫、使命重大。我们要深入贯彻落实习近平总书记的重要讲话精神,在教育强国建设进程中担当职责使命,以新气象新作为谱写教育强国建设新篇章。中山大学广州校区南校园坚持立德树人根本任务培养引领未来的创新型人才 培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题,事关党和国家的长治久安。习近平总书记指出:“全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。”我国是中国共产党领导的社会主义国家,这就决定了我们的教育必须把培养社会主义建设者和接班人作为根本任务。建设教育强国,必须紧紧围绕立德树人这个根本任务,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。 始终坚持党对教育工作的全面领导,牢牢把握育人方向。党的领导是办好教育的根本保证。全面贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,以党的政治建设为统领,全面坚持和加强党的领导,始终坚持和完善党委领导下的校长负责制,才能确保党的教育方针政策和党中央决策部署扎扎实实地在高校贯彻落实下去。中山大学始终坚持党对学校工作的全面领导,深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,贯彻落实党的教育方针,持续加强改进党建和思想政治工作,培育创建全国党建示范高校、标杆院系和样板支部。中山大学广州校区北校园 始终坚持马克思主义的指导地位,牢牢把握育人关键环节。党的创新理论是我们党武装头脑、指导实践、推动工作的“指南针”。深化党的创新理论学习教育,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,不断改革创新学校思想政治理论课,丰富思想政治理论课和课程思政内容,构建高质量“大思政课”工作体系,才能全方位提升思政育人成效,实现全员育人、全过程育人、全方位育人。中山大学坚持不懈推进党的创新理论进课堂、进教材、进头脑,贯穿教育教学全过程、各环节,引导师生树立马克思主义信仰,自觉践行社会主义核心价值观,自觉做习近平新时代中国特色社会主义思想的坚定信仰者、积极传播者、忠实实践者。中山大学广州校区东校园 始终坚持为党育人、为国育才,牢牢把握育人成效。强教必先强师,加强教师队伍建设是建设教育强国最重要的基础工作。深刻把握教育家精神的核心要义、丰富内涵和实践要求,不断提高教师教书育人的能力和培根铸魂的定力,坚持德智体美劳五育并举,才能不断培养时代新人的爱国情怀、社会责任感、创新精神、实践能力,使其在新时代新征程上真正成长为堪当民族复兴重任的时代新人。中山大学聚焦创新人才自主培养能力存在的主要差距和突出短板,着力加强高素质专业化教师队伍建设,提升教书育人能力,坚持“加强基础、促进交叉、尊重选择、卓越教学”理念,构建通识教育与专业教育相结合、集中大类培养与专业培养相结合的培养体系,着力提升学生的学习力、思想力、行动力,实施以学生成长为中心的教学模式改革,健全以学习成效为导向的教学评价体系,推进教学体制机制改革,培养引领未来的创新型人才。发挥高等教育龙头作用推动教育科技人才一体发展 习近平总书记指出:“要统筹实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,一体推进教育发展、科技创新、人才培养。”高等教育作为教育、科技、人才三位一体的结合点,科技创新、人才培养的主阵地、主战场,科教融合、产教融合的枢纽和关键点,在服务科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略中,肩负着重要责任与特殊使命。 打造创新人才聚集地,激发人才创新活力。高校聚集了顶尖的战略科学家、一流的科技领军人才、高水平的创新团队和优秀的青年人才。打造创新人才集聚地,营造有利于创新的宽松环境,能够不断激发人才创新活力。中山大学面向新时代新要求,着力打造创新人才聚集地,以建设一流师资队伍为目标,坚持教师分系列管理,全面实施“预聘—长聘”制度,不断优化学校人才队伍结构,构建从“青年人才”到“战略科学家”的人才成长梯队;推行研究型教师聘任改革,实施代表性成果评价制度,建立青年杰出人才职称晋升“绿色通道”,完善教师分类评价考核体系,多措并举为集聚创新人才提供富有吸引力的环境。中山大学香港高等研究院揭牌 夯实创新人才培养地,提高人才自主培养质量。创新型人才通常具有很强的学习力、思考力和行动力,能够引领未来发展。高校具备师资优势、学科优势、平台优势,能够为创新人才培养提供良好环境,对于推动世界科技发展和产业深度转型升级、深化文明交流互鉴等具有重要意义。中山大学积极探索培养引领未来的创新型人才,倡导“为未知而教,为未来而学”,坚持最大限度激发学生学习积极性、主动性、创造性和好奇心,最大限度培养学生自主学习、分析和解决问题的综合能力,不断提高人才培养质量,推动教师教学从单纯传授知识向帮助学生学会如何学习、如何工作、如何合作、如何生存转变,推动学生学习从为“应付考试”向个性化自主学习转变,使学生得到全面、和谐、充分的发展,更好适应未来发展。 成为创新人才发展地,提升科技创新能力。高校是从事基础研究的重要阵地,具有学科交叉融合、国际交流合作广泛等优势,有利于开展原始创新、集成创新和开放创新。为打造科技创新策源地,中山大学构建起“学校—学部—院系”三级学术治理体系;修订完善科研管理制度,探索年度考核与长周期考核相结合的弹性考核机制;建立多部门合作推进、多学科交叉融合的科研协同制度;淡化论文收录数、引用率、奖项数等数量指标,突出学科特色、质量和贡献;坚持以我为主,大力推进开放办学,积极开展广泛的国际和港澳台交流合作,厚培科技创新土壤。聚焦服务国家战略需求加快建设中国特色世界一流大学 习近平总书记强调:“以科技发展、国家战略需求为牵引,着眼提高创新能力,优化高等教育布局,完善高校学科设置调整机制和人才培养模式,加强基础学科、新兴学科、交叉学科建设和拔尖人才培养。”这为加快建设中国特色世界一流大学指明了前进方向、提供了根本遵循。 锚定建设世界一流大学目标,优化学科布局。坚持以学科为基础是统筹推进世界一流大学和一流学科建设的一个重要原则。强化优势学科建设,加强基础学科、新兴学科、交叉学科建设,瞄准世界科技前沿和国家重大战略需求推进科研创新,紧盯解决我国关键核心技术“卡脖子”问题,动态调整优化学科设置,才能有的放矢培养国家战略人才和急需紧缺人才,提升高等教育对高质量发展的支撑力、贡献力。中山大学稳步推进学部制改革,优化学科布局,健全学术治理体系,激发院系活力,促进学科交叉。锚定国家发展需要,新建了集成电路、先进制造、先进能源、柔性电子等学院,为国家战略发展提供有力支撑,努力实现关键核心技术的自主可控。“中山大学”号海洋科考船 锚定国家战略需求,加强有组织科研。当前,世界新一轮科技革命和产业变革加速演进和拓展,我们面临千载难逢的历史机遇,同时也面临史无前例的严峻挑战。高校聚焦国家重大战略需求和世界学术前沿,持续推进科技创新机制改革,强化有组织科研,积极参与国家重大科研计划设计,推动科技创新和产业创新深度融合,才能充分发挥在实现高水平科技自立自强中的重要作用,不断提升服务国家需求的能力。近年来,中山大学国家超级计算广州中心、“天琴计划”、华南高等级生物安全实验室等科技平台建设取得重要进展,“珠海云”智能型无人系统科考母船顺利建设完成投入运行,涌现出高精度超长距离地月激光测距、陆面模拟系统、镍基高温超导体等重要科研成果。粤港澳发展研究院、国家治理研究院、“一带一路”研究院等智库和教育部人文社会科学重点研究基地积极为国家重大政策的制定与实施贡献智慧。中山大学天琴中心夜景 锚定经济社会高质量发展需要,增强科技创新动能。推动高质量发展是我们当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控的根本要求。作为经济发展的重要推动力量,高校要主动融入发展大局,找准摸清经济社会发展中的突出重大问题,加强学科专业设置同经济社会发展的联动性,建立常态化的产学研交流机制,增强科技创新动能,提高区域人才供给质量,提升对经济社会高质量发展的支撑力。中山大学扎根广州、珠海、深圳三地办学,紧紧把握粤港澳大湾区和深圳先行示范区“双区”和横琴、前海两个合作区建设等国家战略机遇,在大湾区建设世界重要人才中心和创新高地中充分发挥作用,持续为大湾区输送高水平创新人才,支撑大湾区经济、科技和产业发展,提供一流医疗卫生服务,促进大湾区高等教育结构布局的持续优化和交流合作的不断深化,为推动香港和澳门融入国家发展大局贡献力量。中山大学珠海校区中山大学深圳校区 站在百年新起点上,中山大学将沿着习近平总书记指引的方向,坚定不移走高质量内涵式发展道路,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,将大湾区建设的政策优势转化为学校的发展动能,以时不我待的责任感、只争朝夕的紧迫感全面提升办学质量和水平,加快建设中国特色世界一流大学,为建设教育强国和实现中华民族伟大复兴贡献更大力量。

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科研进展

科研进展 | 本实验室姚道新教授团队在爱因斯坦-德哈斯效应研究方面取得重要进展
科研进展 | 本实验室王猛教授团队在Pr4Ni3O10中发现压力诱导的超导电性
科研进展 | 本实验室沈冰副教授、侯玉升副教授在高温笼目亚铁磁HoMn₆Sn₆研究中取得重要进展
科研进展 | 本实验室姚道新教授团队在三聚体自旋链的磁激发方面取得重要进展
科研进展 | 本实验室黄海平教授团队在神经网络的表示学习方面取得重要进展
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科研进展

2025/07/24 10:31

科研进展 | 本实验室张潇悦副教授课题组在极性与分子构象耦合关系的纳尺度表征新方法上取得进展

具有压电/铁电性的极性聚合物因其独特的力、电特性,在能量收集、传感、驱动及柔性电子等前沿领域展现出巨大潜力与应用价值。然而,这类材料的核心力学行为、电学响应与其内在的化学结构,特别是极性基团和极性键的空间排布与有序度,存在着深刻的耦合关系。这种力-电-化多场耦合机制,一方面极大地拓展了材料性能的可设计性与调控维度,为创造新一代智能材料提供了丰富可能;另一方面,也构成了研究中的核心难点。要真正理解并精准调控极性聚合物性能,亟需在纳米甚至分子尺度上同步解析极性微区结构与特定化学键/基团构象的动态关联。遗憾的是,现有技术手段难以实现这种多物理场、跨尺度的原位协同表征,这已成为制约极性聚合物基础研究与高性能化开发的关键瓶颈。 针对上述挑战,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张潇悦副教授课题组通过结合原位电学调制、线偏振红外激励和原子力探针测量,提出了一种电控光热力显微镜技术(Electrically Modulated Photothermal Force Microscopy, ePTFM)。其在纳米尺度上实现了极性演化过程中有机极性基团和极性键取向、构象的特异性表征,可有效研究电驱动下极化与化学结构演变的耦合关系。图1 ePTFM构造及原理示意图:a. ePTFM的主要构造。b. 探针振幅随调制电压变化示意图。c. 分子转动与红外信号强度关联示意图。 利用该方法,研究人员首先表征了edge-on型P(VDF-TrFE)薄膜铁电翻转过程中分子构象的演化(图2)。通过测量-CF2基团红外吸收强度随极性翻转中的改变(IR-E loop),并根据跃迁偶极矩的红外吸收光偏振方向依赖性进行分析,发现-CF2对称和反对称伸缩振动模态的红外吸收强度均随电压改变呈蝴蝶形回滞,且互为倒置。因此edge-on型P(VDF-TrFE)极化翻转是由-CF2的旋转驱动的。该结果验证了本方法特异性表征极性与分子构象演化的能力。此外,实验结果显示ePTFM信号不易受到静电力等因素干扰,因此可很好地规避在压电力显微镜中常见的由电荷注入等导致的假象。图2 电压驱动edge-on型P(VDF-TrFE)中的CF2转动. a. edge-on结构示意图。b. CF2铁电翻转时CF2基团转动示意图。c. edge-on结构薄膜的原子力显微镜形貌表征。d. 压电力显微镜电滞回线。e. 1289 cm-1的IR-E loop结果。f. 1183 cm-1波数下的IR-E loop结果。 在上述工作基础上,研究人员进一步利用该方法对涡旋畴结构P(VDF-TrFE)的极性翻转结构机理进行探索(图3)。涡旋畴结构P(VDF-TrFE)具有face-on型空间结构。传统认为其自发极性方向主要沿面内方向。然而,face-on型P(VDF-TrFE)在面外方向上依然具有铁电性,其结构机理此前并不明确。研究人员通过该方法表征发现,face-on型P(VDF-TrFE)面外方向极性翻转并不由-CF2旋转驱动,这显著区别于edge-on型P(VDF-TrFE)。进一步实验结果显示,face-on型P(VDF-TrFE)中TTTG构象的红外回线出现蝴蝶回滞状演化形式。结合变电压红外成像分析,该研究提出了Trans(T)-Gauche(G)构象转变的极性翻转机制,即face-on型P(VDF-TrFE)面外极性翻转由应力和电场的共同作用下的链式构象转变驱动。图3 face-on型P(VDF-TrFE)的表征及极性翻转模型:a. face-on结构示意图。b. 形貌及面内压电力显微镜表征结果。c. face-on及edge-on结构薄膜红外光谱对比。d. 正极化与负极化时聚合物链式构象示意图。e. 面外压电力显微镜电滞回线表征结果。f. 1120 cm-1的IR-E loop结果。g. 1289 cm-1的IR-E loop结果。h. 基于构象转变的极性翻转机制示意图。 综上所述,本研究提出了ePTFM表征方法。其结合原位电学调制、线偏振红外激励和原子力探针测量,成功实现了纳米尺度上极性与特定化学键/基团构象的关联分析。运用该方法,本工作分别研究了edge-on和face-on型P(VDF-TrFE)极化翻转的结构机理。相信ePTFM将为有机极性材料的力-电-化多场耦合研究提供新的视角,对于深入理解并精准调控极性聚合物性能具有重要价值。 研究成果以“Electrically Modulated Photothermal Force Microscopy for Revealing Molecular Conformation Changes During Polarization Switching at the Nanoscale”为题发表在国际知名期刊《Nature Communications》上。该工作由中山大学独立完成,物理学院、广东省磁电物性分析与器件重点实验室张潇悦副教授、郑跃教授为论文通讯作者,博士研究生姚松佑为第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金、广东省磁电物性分析与器件重点实验室、广东省磁电物性基础学科研究中心和中山大学分析测试中心的大力支持。 原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-61892-x

2025/06/27 10:27

科研进展 | 本实验室张溢副教授课题组利用原位透射电子显微镜在负电容效应的畴动力学方面取得新进展

传统晶体管小型化进程中面临的“功耗墙”问题难以克服,摩尔定律面临终结,迫切需要寻求器件结构和机理的变革。铁电材料的负电容效应有望克服玻尔兹曼电子分布限制,推动功耗继续降低。然而,由于负电容效应具有瞬态性和不稳定性,探究其背后的铁电畴动力学机制十分困难,导致畴动力学与负电容之间的关联机制仍不明确。 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张溢副教授课题组采用原位透射电子显微镜和脉冲测试技术结合的高时空分辨表征技术(图1),揭示了单层铁电体和铁电/介电异质结薄膜中的负电容效应与畴动力学的关联机制,为基于铁电畴动力学设计低功耗负电容器件提供了参考。图1 基于高时空分辨表征技术观测负电容效应 研究人员首先研究了单层铁电体和铁电/介电异质结中的铁电畴翻转模式,发现单层铁电材料中的铁电畴翻转具有形核、纵向生长和畴壁运动三个特征阶段(图2),其中铁电畴的形核与纵向生长对负电容的贡献显著高于畴壁运动。由于界面电荷对铁电畴翻转的辅助作用,铁电/介电异质结构中的铁电畴翻转则表现为快速且均匀的朗道式翻转,并且具有增强的负电容效应(图3)。通过结合宏观脉冲测试结果分析发现,铁电/介电异质结的极化翻转速率比单层铁电体快数十倍,并且负电容效应的强度大、回滞小。基于此,有望开发高速、无回滞的超低功耗负电容器件。图2 单层铁电和铁电/介电异质结薄膜中的铁电畴动力学: (a) 结构示意图;(b、c) 分别为单层铁电和铁电/介电异质结薄膜中铁电畴翻转行为;(d) 单层铁电体中畴翻转诱导的电荷注入示意图;(e) 铁电/介电异质结中界面电荷辅助极化翻转的示意图;(f、g) 外电场作用下能量势垒变化的示意图。图3 铁电/介电异质结负电容效应与畴动力学的宏微观测试结果:(a) 瞬态电压降和积分电荷曲线;(b) 不同时刻的TEM暗场像;(c、d)异质结电容器的极化翻转电流曲线和回滞特性(宏观脉冲测试);(e) 单层铁电与异质结电容器的极化翻转速率对比。 相关研究成果于2025年6月9日以“Direct Observation of Ferroelectric Domain Switching Dynamics Under Negative Capacitance Conditions via In Situ Transmission Electron Microscope”为题发表在国际知名期刊《ACS Nano》上,并被选为该杂志的封面文章。中山大学为该成果的第一署名单位,物理学院、广东省磁电物性分析与器件重点实验室郑跃教授与张溢副教授为论文通讯作者,博士研究生吴祎玮和阳辉为共同第一作者,湖南科技大学谭丛兵副教授和中山大学陈伟津教授分别为该工作提供了实验和理论方面的支持。该工作在团队发展的高时空分辨原位透射电镜表征系统上完成,前期研究成果发表在国际知名期刊《Nano Letters》上(Nano Lett. 2024, 24, 24:7424-7431),已申请中国国家发明专利2项(公开号:CN116678903A、CN118569328A)。研究工作得到了国家自然科学基金、广东省磁电物性分析与器件重点实验室、广东省磁电物性基础学科研究中心和中山大学分析测试中心的大力支持。原文链接: https://doi.org/10.1021/acsnano.5c00289

2025/06/05 17:48

科研进展 | 本实验室王猛教授团队和合作者在La₃Ni₂O₇超导电性研究方面取得进展

La3Ni2O7超导电性 高温超导是物理学中最复杂且富有魅力的研究方向之一。在过去近40年的时间里,铜氧化物是唯一转变温度进入液氮温区的超导体,寻找新的高温超导体、探寻高温超导的“共同基因”是破解高温超导机理的重要研究方向。2023年,王猛教授团队和合作者首次在镍氧化物La3Ni2O7单晶中发现压力诱导的转变温度达到80K的超导电性[Nature 621,493(2023)],研究结果迅速引起了镍氧化物高温超导研究热潮。 高压下的超导电性为阐明超导相及关键物性带来了挑战。单晶样品中压力下的高温超导相结构、丝状超导和体超导等关键性质一度成为学术争论焦点,直流磁场下的迈斯纳效应和超高压力下超导电性的演化实验研究一直缺失。 鉴于此,王猛教授团队利用自主搭建的高压实验研究平台对La3Ni2O7单晶的高压电输运特性进行了系统性测量,研究结果精细刻画了双层镍氧化物独特的接近“直角三角形”的超导相图(图1)。加压过程中,晶体结构也发生了从正交相到四方相的转变,研究结果预示超导电性的出现同时伴随着结构相变。图1. La3Ni2O7的超高压超导相图 研究团队与上海前瞻物质科学研究院曾桥石团队合作,利用超导量子干涉仪首次在直流磁场下测量到了La3Ni2O7的迈斯纳效应,估算出在22GPa时超导体积超过40%,证实了La3Ni2O7单晶的体超导电性(图2b)。图2. La3Ni2O7的直流磁化率迈斯纳效应 本项工作有力证实了双层镍氧化物高温超导体内禀的体超导电性,其独特的“直角三角形”超导相图为La3Ni2O7超导机理研究提供了重要的实验基础。该工作在论文预印本平台公布后即受到理论和实验研究工作者广泛关注,arXiv平台版本已被引近50次。该成果近期以“Identification of Superconductivity in Bilayer Nickelate La3Ni2O7 under High Pressure up to 100 GPa”为题在《国家科学评论》(National Science Review)发表[Natl. Sci. Rev. nwaf220(2025)]。 本项工作由本实验室王猛教授团队和上海前瞻物质科学研究院曾桥石研究员团队合作完成,主要实验工作由中山大学物理学院博士研究生李婧嫄和上海前瞻物质科学研究院彭帝博士完成,中山大学理学院孙华蕾副教授指导了高压实验工作。上海前瞻物质科学研究院院长毛河光院士对本项工作给予了大力支持。中山大学物理学院教师谢涛、陈祥,博士后霍梦五,博士生马培跃、张恒源等人参与了本项研究工作。该研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划支持,广东省、广州市、深圳市科技计划项目支持,广东省磁电物性分析与器件重点实验室、广东省磁电物性基础学科研究中心支持,中山大学物理学院公共科研平台支持,同时还得到了上海市极端环境新材料重点实验室、上海市科学技术委员会的支持。原文链接:https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaf220/8152906

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