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“量子材料”概念溯源
发布日期:2021-08-04浏览次数:

概念的引入与推广对物理学发展是至关重要的。以凝聚态物理为例,“演生现象”(emergent phenomena)这个概念的引入就对该学科发展起到了关键的作用。

“量子材料”(quantum materials),作为大家熟知的物理学名词,已经成为物理学和其他相关领域中非常重要的科学前沿,人类从中获取的知识也毋庸置疑地成为凝聚态物理、粒子物理、材料科学、量子信息科学等多学科交叉融合的桥梁和基础。

近日,美国罗格斯大学Henry Rutgers教授、著名量子材料物理学家Sang-Wook Cheong,为纪念南京大学与斯普林格-自然出版集团合办的期刊《量子材料》(npj Quantum Materials)创刊五周年,撰文回顾和总结了量子材料发展的历史和研究现状(参考文献[1])。文中特别指出,“量子材料”作为专业术语首次在文章中出现,来自北京大学物理学院量子材料科学中心王恩哥院士(时任中国科学院物理研究所研究员)1996年发表的论文《新奇量子材料中的激子:一项蒙特卡洛研究》(Excitons in novel quantum materials: a Monte Carlo Study)(参考文献[2]);首次在国际会议名称中出现,则是十五年后英国牛津大学组织的一次国际研讨会(Oxford Symposium on Quantum Materials 2011)。“量子材料”概念的演化,可大致归结为上世纪80年代末90年代初“关联电子材料”概念的引入,以及本世纪人们对拓扑、新型磁性等现象的持续关注,进而将关联电子材料扩展为量子材料这两个阶段(见参考文献[1])。

回溯量子材料领域的发展进程,这绝不仅仅是一次简单的科学名词超前命名,更带动了量子材料领域上世纪90年代的飞速发展,为我国相关研究的高起点奠定了基石。2000年,时任中国科学院物理研究所所长的王恩哥院士与美国橡树岭国家实验室张振宇教授共同倡议以物理所为基地成立中国科学院国际量子结构中心。这一高水平的学术交流和合作研究平台吸引了一大批国际顶尖的量子材料专家,同时培养造就了一大批优秀青年人才,推动了一大批具有国际影响力的代表性工作。如今我国在量子材料领域所取得的一系列研究成就和举足轻重的国际学术地位,无不得益于这项前瞻性的规划和布局。

2009年底,王恩哥院士和谢心澄院士共同在北京大学创建量子材料科学中心(International Center for Quantum Materials)。该中心作为北京大学新型实体研究机构,致力于凝聚态物理和量子材料科学的前沿问题研究和人才培养,十二年来已经成长为量子材料领域享有国际学术声誉的科学研究和教育教学基地。

在加快建设世界科技强国、努力实现高水平科技自立自强的今天,简要回顾量子材料的这段历史,我们更能够感受到一些关键的进步与成功离不开对未来科技前沿的准确把握、系统设计和抢占先机,以及顶级研究平台的搭建和杰出人才的培养。


参考文献:

[1] Sang-Wook Cheong. 5th Anniversay of npj Quantum Materials. npj Quantum Materials, 6 68 (2021)

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41535-021-00366-x

[2] E. G. Wang. Excitons in novel quantum materials: a Monte Carlo study. Proc. “Electro-optic and second harmonic generation materials, devices, and applications” (1996) 

点击下载: Excitons+in+novel+quantum+materials_+a+Monte+Carlo+study.pdf


本文借鉴中国科学院物理研究所相关报道,由王楠林教授、李新征教授修订完成。