鈮酸鋰光子學:解鎖電磁波譜

北京大學電子學院區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室、北京大學納光電子前沿科學中心的常林研究員及合作者系統回顧了鈮酸鋰作為產生和控制不同波段電磁波材料的發展歷史，并對鈮酸鋰未來的應用前景做出展望。相關成果發表于《科學》（Science）。鈮酸鋰是一種關鍵的光子材料。由于其材料本身的大電光、壓電和非線性效應的特性，以及具有商業上普遍供應的光學質量晶圓的優勢，非常適合被用于產生和控制各種頻段的電磁波。幾十年來，共出現了3種鈮酸鋰光子平臺，分別為塊狀晶體、弱約束波導和緊密約束波導。綜述文章對鈮酸鋰在光子學的發展進行了系統分析和展望。

鈮酸鋰光子學應用場景的展望（圖片來源于北京大學網站）

在電子線路中實現霍普夫絕緣體

武漢大學物理科學與技術學院教授余睿課題組與中山大學物理學院副教授嚴忠波課題組合作，在電子線路物態中實現霍普夫絕緣體方面開展了最新研究。相關成果發表于《物理評論快報》（Physical Review Letters）。2008年，科學家發現一類兩能帶絕緣體模型，它們雖然屬于三維A類，但是它們的能帶結構具有非平凡的拓撲性質，由數學中的霍普夫數刻畫。因此，這類絕緣體被命名為霍普夫絕緣體。由于霍普夫絕緣體具有很多獨特的性質，如獨特的拓撲表面態，量子化的拓撲磁電效應等。通過精心設計，研究人員將霍普夫絕緣體的理論模型映射成三維霍普夫電子線路網絡，并獲得系統表面和體內的頻譜結構。

開發自響應可變機電性能材料

中國科學技術大學工程科學學院張世武教授研究團隊與英國、澳洲合作者聯合，成功開發了一種可以響應外界機械載荷和電信號變化從而自主調節機械剛度、電導率和靈敏度的新型復合材料。相關成果發表于《科學進展》（Science Advances）。聯合研究組開發了一種由鎳微米顆粒、低熔點菲爾德合金和聚合物基體組成的復合導電彈性體。歸功于不規則鎳顆粒和FM顆粒形成的多填料導電網絡，這種材料的電導率可在包括壓縮、拉伸、扭轉、彎曲在內的機械載荷下指數增強超過1000萬倍。通過將這種材料的可調節電阻/剛度特性相結合，研究組開發了一種可用于機械臂關節的可變剛度多軸柔性補償器。

激子-聲子的量子干涉研究進展

中國科學院半導體研究所譚平恒、張俊等與國內外合作者開展了少數層二維半導體（WS2）中暗激子與邊界聲學聲子的量子干涉研究。相關成果發表于《自然·通訊》（Nature Communications）。于庫倫屏蔽減弱，低維半導體材料的光學性質主要由激子決定。除了為大家熟悉的可通過光學上直接躍遷來觀測的亮激子外，暗激子卻難以直接觀測。暗激子的復合往往需要其他元激發如聲子等的協助，因此共振拉曼散射是比較理想的研究暗激子等的實驗手段。文章從對稱性角度分析了平面內剪切模聲子，以及邊界聲學聲子和暗激子耦合的物理機制，揭示了聲子振動方向以及激子對稱性對它們之間耦合的重要角色。