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北京大學量子材料科學中心的韓偉研究員和謝心澄院士，以及日本理化學研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在國際著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰寫綜述文章，介紹“自旋流--新穎量子材料的靈敏探針”這一新興領域的前沿進展。 自旋電子學起源于巨磁阻效應的發現，在當時而言，自旋流指的僅僅是電子自旋的傳播。隨著自旋電子學的蓬勃發展，與相關研究的不斷深入，新的自旋流現象與機制不斷被拓展，相關研究證明一系列的粒子或者準粒子攜帶的自旋都能夠形成自旋流，比如磁性絕緣體中的磁振子、超導體中自旋三重態和準粒子、量子自旋液體中的自旋子、自旋超導態等。尤其是對于量子材料而言，由于其往往具有獨特的自旋性質，基于自旋流探針的研究方法就成為了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚態物理與材料科學領域的研究前沿之一，其量子性質起源于諸多量子效應，包括低維尺寸效應，量子限域效應，量子相干效應，量子阻挫效應，能帶結構的拓撲性，自旋軌道耦合，對稱性限制等等。量子材料包括石墨烯，高溫超導體，拓撲絕緣體，外爾半金屬，量子自旋液體，自旋超流體等等。量子材料可以表現出諸多與自旋相關的量子性質，如二維過渡金屬硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓撲絕緣體當中的自旋-動量鎖定等。因為量子材料的自旋屬性在下一代的量子信息存儲和量子計算科學當中的應用潛力，所以研究量子材料的自旋相關性質得到了廣泛關注。 為了研究量子材料的自旋性質，發展一種易于實現和操控的高效工具顯得尤為迫切與關鍵。幸運的是，在實驗物理學家和理論物理學家的不懈努力下，成功的證實了自旋流探針能夠作為量子材料的有效探測手段。一系列激發和探測自旋流的方法被提出并得以實現，從而證實了基于自旋流探針的量子材料物性研究的廣泛適用性。 迄今為止，相關實驗已經證實自旋流能夠以超導體系中的自旋三重態庫珀對和超導準粒子、量子自旋液體中的自旋子、磁性絕緣體和自旋超流體中的磁振子為載體進行傳播，相關物理圖像被總結在表1中。本篇綜述文章著重介紹了在五類主要的量子材料體系中的基于自旋流探針的物性研究。第一類是超導材料體系，自旋流探針可以被用來驗證自旋三重態的存在以及自旋動力學的演化過程。第二類是量子自旋液體材料體系，自旋流探針可以被用來驗證自旋子攜帶的自旋角動量的有效傳播過程。第三類是磁性絕緣體體系，自旋流以磁振子的形式傳播，描述了磁有序材料當中的集體激發行為。第四類是雜化量子激發體系，自旋流以磁振子-聲子雜化模式（磁振子-極化子）或磁振子-光子雜化模式（磁振子-極化激元）為載體進行傳播。第五類是自旋超流體系，自旋流以玻色愛因斯坦凝聚中的自旋量子數為1的玻色子為載體進行傳播，這種玻色子可以為電子-空穴激子或者是磁振子。 這些重要的研究進展已經充分證實了基于自旋流探針的物性表征對于量子材料而言是一種行之有效的研究手段。因此，這一方法將會極大的推動新穎量子材料的發現和相關物理性質的研究。例如量子霍爾和量子自旋霍爾材料，量子鐵磁體和反鐵磁體，六角晶格體系中的量子手征聲子，自旋和力耦合的量子系統，超導體中的自旋動力學和鐵磁與超導界面的超導能隙，自旋三重態超導體中的超導對稱性，強耦合自旋系統中的雜化激發，拓撲磁振子材料，量子自旋液體中的自旋子，自旋超流體約瑟夫森效應，以及其他任何作為自旋流載體的量子態。另外，這一領域的進展還將推動自旋成像技術的發展，如利用自旋極化掃描隧道顯微鏡和氮空位色心顯微鏡技術對量子材料體系中自旋流的原位探測。

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自激光問世以來，各種激光器在軍用武器與裝備、民用等領域得到了廣泛的發展和應用，激光致盲武器、防空激光武器、大型激光攻擊武器、激光制導、激光測距儀、激光目標指示器、激光瞄準儀、激光雷達等各種激光武器和激光軍用設備在現代高科技戰爭中，發揮著重要的作用。其中激光致盲武器是目前各種軍事裝備（如飛機、坦克、艦艇）和步兵已普遍實用的一類攻擊型武器，由于激光的能量

李源和合作者所關注的材料是Cu3TeO6，在這個材料中，每個原胞內有12個具有磁性的Cu2+離子。在61K以下，Cu3TeO6成為反鐵磁體，原胞中6個Cu2+離子磁矩方向大致平行，而另外6個Cu2+離子與它們反向。利用線性自旋波理論，李源和合作者發現，Cu3TeO6中的自旋波具有線性的能帶交疊，而進一步的分析表明這種能帶交疊具有拓撲性質：具有純數形式的拓撲電荷，它們不依賴于模型的細節，而只和體系的對稱性有關。李源和合作者證明了，只要材料中具有PT對稱性（時間反演和空間反演），那么，自旋波的線性能帶交疊總是存在。如果同時也存在整體的自旋旋轉對稱性U(1)，這種拓撲能帶交疊具有狄拉克點的形式（圖1a），而將U(1)對稱性移除，則狄拉克點將拓展為結線（圖1b）。狄拉克點和結線都是在特定材料新預言的拓撲能帶交疊類型。Cu3TeO6具有很高的晶體對稱性（第206號空間群，圖1c）,由此保證了在U(1)對稱性存在的前提下，布里淵區P點位置的自旋波總是狄拉克點。圖1：（a）基于J1-J2模型的自旋波色散（b）布里淵區以及布里淵區中的狄拉克點，同時展示了U(1)對稱性移除后狄拉克點演化為結線的過程（c）材料中Cu2+離子J1-J2交換網絡。 為了在實驗上研究上述自旋波的拓撲能帶，李源和合作者又對Cu3TeO6晶體陣列樣品進行了非彈性中子散射實驗。在實驗中，李源和合作者觀測到了四維空間中清晰的自旋波信號。為了將實驗結果和理論計算進行對照，李源和合作者在模擬材料中磁交換作用方面做了大量工作，他們認為：Cu2+離子之間最主要的磁交換作用是最近鄰和第九近鄰的交換作用，前者由于距離最近，后者由于離子之間相對筆直的交換路徑。從圖2a和b可以看到實驗和計算結果符合得相當好：數據不僅表明在布里淵區的P點存在狄拉克錐型的色散（圖2c），而且散射信號的強度與計算也幾乎是一致的（圖2d和e）。散射信號的強度反映了動力學結構因子S(Q,w)，其中包含了自旋波波函數的重要信息，所以實驗和理論的一致性可以認為是材料中自旋波拓撲屬性的直接驗證。圖2：（a和b）沿著圖1（b）高對稱路徑的實驗和計算的自旋波信號強度圖，布里淵區中心是(1, 1, 2)（c）布里淵區P點的狄拉克錐型色散（d和e）a和b虛線框中自旋波的細節，虛線包絡表明了P點的狄拉克錐型色散。

研究小組首先利用激光分子束外延技術生長了具有原子級別平整度的反鐵磁Cr2O3薄膜，是電荷的絕緣體。采用非局域自旋輸運的技術，用熱方法在鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流、產生自旋壓，在另外一個鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運（圖A）。實驗數據顯示在低溫下自旋輸信號出現飽和現象，對應著自旋導的飽和，也就是零自旋阻效應；即自旋超流基態的最重要基本性質之一（圖B）。在此基礎上，該研究小組又系統研究了不同自旋輸運距離下自旋超流的輸運現象，證明了自旋在該自旋超流基態可以進行長距離的輸運，并且其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致（圖C）。該工作是是自旋超導態領域研究的一項重大突破，勢必推動自旋超導態的快速發展，為研究基于自旋玻色子的玻色愛因斯坦凝聚的基礎物理研究提供了實驗平臺，并為新型量子自旋器件，如自旋流約瑟夫森結等，奠定了實驗基礎。圖：自旋超流基態的重要實驗證據。（A）非局域自旋輸運測量示意圖。用熱方法在左邊鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流，在右邊鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運。（B）自低溫下自旋輸信號出現飽和現象，反映出自旋超流基態的零自旋阻效應。（C）自旋信號隨其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致。

膨潤土是一種天然的硅鋁酸鹽礦物，主要成分為蒙托石。因它具有膨脹性、懸浮性、分散性、增稠性、潤滑性，可作為添加劑、吸附劑、增稠劑、脫色劑、膠凝劑等廣泛用于許多行業。但由于它的親水疏油性，因而限制了它在有機相中的使用，為此，必須進行深度加工，制成有機膨潤土。目前有機膨潤土已在油漆、油墨、潤滑酯、油酯化妝品、石油鉆井、油包水泥漿、印刷、污水處理等工業中，作為有機

本發明公開了一種無自旋無級變速單元，旨在提供一種在一定變速比范圍內均能避免自旋效率損失的無級變速單元，一種無自旋無級變速單元，包含無自旋輸入錐盤(5)、無自旋輸出錐盤(7)、無自旋滾輪(6)，借助夾緊力使得其相互壓緊接觸，靠牽引傳遞動力，滾輪擺動一定角度實現調速，無自旋輸入錐盤(5)，無自旋輸出錐盤(7)的回轉曲面的母線是一種對數曲線。在調速過程中這種無自旋無級變速單元的無自旋輸入錐盤(5)、無自旋輸出錐盤(7)、無自旋滾輪(6)的回轉軸線以及接觸點的公切線均交于一點。本發明可用于替換各類環面型無級變速器中的無級變速單元。

研究人員通過低溫量子輸運實驗揭示了狄拉克半金屬表面態費米弧（Fermiarc）的自旋動量鎖定特性，并通過控制柵壓進一步調控費米弧自旋信號的有無，研制出了新型的場效應晶體管原型。該成果不僅對拓撲半金屬的基礎研究具有重要意義，而且對未來拓撲自旋電子學的實際應用也具有重要推動作用。 研究團隊

電力設備輸入電壓不穩定，將造成電力設備使用壽命縮短。電力系統電壓 可能偏離額定值，過高的電壓將造成電能損耗加大、效率降低。改變電力變壓 器分接頭的方式進行電壓調節是電力部門廣泛采用的調壓措施。在變壓器有負 荷電流（有載）的條件下，把變壓器某一個電壓的分接頭切換為另一個電壓的 分接頭，且保證切換過程電力用戶不停電，需要使用高技術含量的有載分接開 關來實現。 目前，現有的有載分接開關切換器中的兩個開關都采用先合后開的切換次 序，采用電阻過渡的方式實現兩個開關的無縫切換過程。該方式的缺點是：為 了保證兩個開關先跳后合之間的時間足夠短，以免燒毀電阻，需要復雜的機械 凸輪滑動機構和壓縮儲能機構，操作振動大、噪音大、可靠性差；開關切換過 程有電弧；整體切換時間長（4 秒）；復雜機械機構決定有載分接開關不允許 頻繁切換。