南科大卢海舟团队连续在《自然》子刊发表研究成果
2021-09-10
近日，南方科技大学物理系、量子科学与工程研究院教授卢海舟团队连续在《自然》子刊发表了关于“非线性霍尔效应”的两篇新论文。
第一篇题目为“Quantum theory of the nonlinear Hall effect”（非线性霍尔效应的量子理论）发表于Nature Communications。该研究详细阐述了研究团队在非线性霍尔效应的理论研究领域取得的重要进展。非线性霍尔效应是一类新的霍尔效应，可以在时间反演对称的体系中存在并且对空间对称性十分敏感，因此可以被用于探测与体系的空间对称性破缺相关的相变行为，如铁电、向列相变等。此外，非线性霍尔效应测量十分方便。只要对现有的输运测量方式稍作倍频调整，就可以探索一大类二维和三维的拓扑和功能材料，因此将会是一个非常重要以及活跃的方向。现有的理解非线性霍尔效应的理论工作基本都是基于现有半经典理论的基础上通过将体系的输运方程展开到电场高阶来实现对非线性霍尔效应的描述。然而，各种实验事实表明非线性霍尔效应本质上是一种量子效应，其主要机制无法被半经典理论完全刻画。基于费曼图形技术，研究团队构建了首个非线性霍尔效应的量子理论，揭示了非线性霍尔效应的量子本质以及目前半经典理论存在的不足，为未来的实验以及理论工作提供了坚实的基础。
图1 时间反演对称体系中非线性霍尔效应对应的费曼图表示。
该论文的第一作者为南科大量子科学与工程研究院助理研究员杜宗正，通讯作者为卢海舟，合作者包括上海师范大学教授王春明、南科大物理系博士生孙海鹏以及北京大学讲席教授、中国科学院院士谢心澄。南科大是论文第一单位。
第二篇为卢海舟团队受邀为NatureReviewsPhysics撰写的题为"Nonlinear Hall effects" (非线性霍尔效应)的综述展望文章，该文章详尽综述、概括分析了近年来关于非线性霍尔效应及其推广的重要研究进展，阐述了目前存在的问题与挑战，展望了未来的发展方向与可能应用，为相关领域的研究提供了重要参考。
图2：非线性霍尔效应以及其推广。
该论文的第一作者是杜宗正，通讯作者为卢海舟，合作者包括北京大学讲席教授、中国科学院院士谢心澄。南科大是论文第一单位。
以上研究得到国家自然科学基金、广东省普通高校创新团队、深圳市科创委的资助。数值计算得到南科大科学与工程计算中心支持。
论文链接：
第一篇：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25273-4
第二篇：https://www.nature.com/articles/s42254-021-00359-6
