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“渔网式搜索”入选中国十大科技进展新闻
2020-01-15 08:53:00  来源:新华日报  作者:吴煜昊 杨频萍  
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  由中国科学院院士和中国工程院院士投票评选产生的2019年度中国十大科技进展新闻和世界十大科技进展新闻近日在北京揭晓。南京大学物理学院万贤纲教授团队以及中科院物理所方辰、翁红明团队的研究成果《最新研究表明自然界中约24%的材料可能具有拓扑结构》入选2019年度“中国十大科技进展新闻”。

  据悉,中科院物理所、南京大学物理学院以及美国普林斯顿大学三个独立团队的研究成果同时发表在2019年2月28日的《自然》期刊上。《自然》编辑部在当年8月8日以《新颖材料的宝库使物理学家兴奋不已》为题进行报道,对南京大学以及其它两项相关工作做了高度评价,指出该项成果“使得新奇的拓扑现象离应用更近了一步,或可引发电子学和催化学等方向的革命”。

  近年来,拓扑量子态是物理学和材料科学领域的前沿热点课题。2016年诺贝尔物理学奖授予了三位科学家,以表彰他们发现物质拓扑相以及在拓扑相变方面作出的理论贡献。随着不断有新的拓扑相出现,人们发现,拓扑材料具有常规材料所没有的奇特物性,在电子、信息和半导体技术等诸多方面有很大的应用潜力。

  目前,科学家主要通过计算拓扑不变量寻找各种拓扑相,这种方法效率较低,所以已知的拓扑材料数目十分有限。万贤纲教授介绍:“具体来说,就是发展了一套非常高效的预测有实用价值的拓扑材料的方案。” 团队系统地大规模搜索了整个材料数据库,获得了大量拓扑材料线索,并以此为基础设立了拓扑材料基因库。

  中国科学院院士、南京大学邢定钰院士认为,“拓扑材料基因库的逐渐形成,未来将给实验物理学家带来极大便利,将来的研究可以集中于基因库中的材料,而不像此前那样大海捞针。把此前人们找拓扑材料的方法跟他们提出的方法相比较,就如同用鱼钩钓鱼和用渔网捕捞的差别。”

  据介绍,根据这一高效寻找拓扑材料的理论方法,万贤纲教授团队对所有非磁材料(见无机材料ICSD数据库)是否拓扑进行分类,发现近50% 的材料都是拓扑材料。进而,他们把计算预言的10897种拓扑材料(含费米能级附近有能带交点的体系)的晶体结构信息及电子能带放在公开网站上,供同行参考与研究。同时,他们还挑选了近一千个费米面比较干净或者能带交点离费米面较近的体系,预言进一步的研究将很可能从中挖掘出适合实际应用的理想拓扑材料。

标签:拓扑;拓扑材料;团队
责编:李苏珺
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