铌酸锂光子学:解锁电磁波谱

北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心的常林研究员及合作者系统回顾了铌酸锂作为产生和控制不同波段电磁波材料的发展历史，并对铌酸锂未来的应用前景做出展望。相关成果发表于《科学》（Science）。铌酸锂是一种关键的光子材料。由于其材料本身的大电光、压电和非线性效应的特性，以及具有商业上普遍供应的光学质量晶圆的优势，非常适合被用于产生和控制各种频段的电磁波。几十年来，共出现了3种铌酸锂光子平台，分别为块状晶体、弱约束波导和紧密约束波导。综述文章对铌酸锂在光子学的发展进行了系统分析和展望。

铌酸锂光子学应用场景的展望（图片来源于北京大学网站）

在电子线路中实现霍普夫绝缘体

武汉大学物理科学与技术学院教授余睿课题组与中山大学物理学院副教授严忠波课题组合作，在电子线路物态中实现霍普夫绝缘体方面开展了最新研究。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。2008年，科学家发现一类两能带绝缘体模型，它们虽然属于三维A类，但是它们的能带结构具有非平凡的拓扑性质，由数学中的霍普夫数刻画。因此，这类绝缘体被命名为霍普夫绝缘体。由于霍普夫绝缘体具有很多独特的性质，如独特的拓扑表面态，量子化的拓扑磁电效应等。通过精心设计，研究人员将霍普夫绝缘体的理论模型映射成三维霍普夫电子线路网络，并获得系统表面和体内的频谱结构。

开发自响应可变机电性能材料

中国科学技术大学工程科学学院张世武教授研究团队与英国、澳洲合作者联合，成功开发了一种可以响应外界机械载荷和电信号变化从而自主调节机械刚度、电导率和灵敏度的新型复合材料。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。联合研究组开发了一种由镍微米颗粒、低熔点菲尔德合金和聚合物基体组成的复合导电弹性体。归功于不规则镍颗粒和FM颗粒形成的多填料导电网络，这种材料的电导率可在包括压缩、拉伸、扭转、弯曲在内的机械载荷下指数增强超过1000万倍。通过将这种材料的可调节电阻/刚度特性相结合，研究组开发了一种可用于机械臂关节的可变刚度多轴柔性补偿器。

激子-声子的量子干涉研究进展

中国科学院半导体研究所谭平恒、张俊等与国内外合作者开展了少数层二维半导体（WS2）中暗激子与边界声学声子的量子干涉研究。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。于库伦屏蔽减弱，低维半导体材料的光学性质主要由激子决定。除了为大家熟悉的可通过光学上直接跃迁来观测的亮激子外，暗激子却难以直接观测。暗激子的复合往往需要其他元激发如声子等的协助，因此共振拉曼散射是比较理想的研究暗激子等的实验手段。文章从对称性角度分析了平面内剪切模声子，以及边界声学声子和暗激子耦合的物理机制，揭示了声子振动方向以及激子对称性对它们之间耦合的重要角色。