报告题目：关联电子体系对称性的人工操控
报告人：张金星 教授 北京师范大学
时间：2021年10月21日 上午 10:00
报告地点：知新楼C座7层量子报告厅
邀请人：李洋洋 教授
报告摘要
实现物质对称性的调控是研究凝聚态物理和创造新奇现象的重要基础。半个世纪以前，物理学家安德森就在More is different （Science 177, 393 (1972) ）中提到凝聚态物质的研究即是对称性的研究。朗道的唯象理论也特别指出物质相变的发生必然伴随着对称性的破缺。譬如，铁电相变伴随着空间反演对称性的破缺；磁相变伴随着时间反演对称性的破缺等。近年来的理论和实验研究发现，同时打破空间和时间反演对称性将有望带来诸多新奇的量子现象。然而，传统材料受限于自身的固有结构，难以改变或控制其对称性。因此，亟待找到全新的手段，精确操控材料的对称性以及序参量，进而人工设计全新的量子现象和衍生功能。
近5年来，汇报人在北师大建立的研究小组提出利用表/界面化学、动态弹性应变、人工超晶格、梯度应变等手段控制关联电子材料的对称性，进而实现功能畴结构的低功耗调控 [1-6]。在本汇报中，我将着重介绍两种手段，有效调控关联电子体系的对称性和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用：（a）在非对称界面的氧化物超晶格中（non-equivalent superlattice），同时实现了时间反演和空间反演对称性的破缺，进而带来了由界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用诱导的磁电相变 [7]；（b）外延应变梯度（graded strain）的精确控制实现了“混合型”Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，同时创造了室温、零磁场下的拓扑磁结构 [8]。针对这两种普适的对称性超控手段以及所衍生的物理现象，我还将跟大家共同探讨它们在新概念传感、自旋电子学、磁振子学等领域的潜在应用。
报告人简介
张金星，1981年生，2009年获香港理工大学应用物理博士学位，2009至2012年期间在加州大学伯克利分校物理系从事博士后研究，2012年入职于北京师范大学物理系。主要研究兴趣是：原子尺度精确控制氧化物薄膜的对称性以及衍生的量子现象，开发扫描探针显微技术，探索氧化物表面与界面新奇的物理和化学功能特性。设计并制备新概念信息技术、能源转化等方面的原型器件。特别是针对新一代信息技术所面临的科学挑战，致力于探索和制备低功耗、可高密度集成的新型氧化物量子薄膜材料。共发表SCI学术论文93篇，其中以通讯作者在Nature Nanotechnology（3篇）、Nature Communications（4篇）、Physical Review Letters（2篇）、Advanced (Functional) Materials（5篇）等期刊发表论文，论文总他引超过5000次。受邀请参加美国MRS等国际会议30多次。担任20多个期刊和美国能源部项目的评阅人。申报6项国家发明专利（其中4项已经授权），研究成果入选北京市自然科学基金 “十二五” 期间优秀成果选编。于2013年获基金委优秀青年基金支持，2016年作为首席科学家获得科技部首批重点研发计划（青年专项）“量子调控与量子信息”项目的资助，2018年获中国十大新锐科技人物卓越影响奖，2020年获硅酸盐学会微纳技术分会卓越青年讲席。
近5年代表性工作
[1] Defect-Engineered Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Electric-Field-Switchable Topological Spin Texture in SrRuO3, Advanced Materials 2102525 (2021);
[2] Large Switchable Photoconduction within 2D Potential Well of a Layered Ferroelectric Heterostructure, Advanced Materials 32, 2003033 (2020);
[3] Current-controlled propagation of spin waves in antiparallel, coupled domains, Nature Nanotechnology 14, 691-697 (2019);
[4] Controllable conductive readout in self-assembled, topologically confined ferroelectric domain walls, Nature Nanotechnology 13, 947-952 (2018);
[5] Water printing of ferroelectric polarization, Nature Communications 9, 3809 (2018). (editor‘s highlights);
[6] Ferroelastic switching in a layered-perovskite thin film, Nature Communications 7, 10636 (2016);
[7] Magnetoelectric phase transition driven by interfacial-engineered Dzyaloshinskii-Moriya interaction, Nature Communications 12, 5453 (2021);
[8] Strain-Driven Dzyaloshinskii-Moriya Interaction for Room-Temperature Magnetic Skyrmions, Physical Review Letters 127, 117204 (2021).
欢迎感兴趣的师生参加！
