CPL2021年第6、7期亮点论文，敬请关注！

基于强相互作用的离散和连续对称性，提出了一种构造介子束缚态方程的新颖、普适方法。结合包含反常磁矩贡献的夸克-胶子顶点，展示了该方法在描述轻味介子的基态和激发态方面的成功，例如矢量和轴矢量介子的基态劈裂、赝标和矢量介子的激发态排序等。该方法促进了强相互作用理论的发展，将加深人们对强子和强相互作用性质的理解。

本实验通过设计全新的周期性调制方法，首次在锶原子光晶格钟平台上实现了弗洛凯（Floquet）调控。同时，结合光钟平台的高精度优势，首次在冷原子系统中观测到低频（~100 Hz）弗洛凯准能级，并利用多模驱动，实现对特定边带的选择性调控。最后，通过Fisher信息熵对谱线的灵敏度进行了分析，发现周期调制并未在系统中引入额外噪声。

文章发展了动量空间量子蒙特卡洛算法，处理转角石墨烯等二维量子材料中涌现出的长程库伦相互作用问题。

探究了一类电荷序和磁序共存的二维体系，具有面外铁电/反铁电序与铁磁/反铁磁序的强烈耦合，可以作为研究不同有序态相互作用的平台。

图示化物理过程及其特性是科学研究中常用的方法。纽结理论作为代数拓扑学的一个分支被广泛应用于刻画物质相的拓扑性。本文提出了将量子自旋系统本征态可视化的方法，该方法将量子自旋系统的基态映射为纽结或链环，并通过交叉数或链环数进行表征。纽结或链环的几何拓扑结构直观地揭示了量子自旋系统特征。该方法为人们直观地理解物态及其相变过程提供了新思路。

核力是在核子层次上理解原子核结构与反应的重要基础。本文在相对论手征核力的框架下，提出了协变的可分离正规函数 (regulator function)，用于求解相对论的核子-核子散射积分方程，保证了理论的自洽性。通过系统研究¹S0分波相移，在领头阶实现了对其低能特征如散射长度、散射振幅零点以及虚束缚态的同时描述。结果表明，与传统的非相对论手征核力相比，相对论手征核力更符合人们对微扰有效场论的预期。

本文采用反转碰撞框架发展了含时密度泛函非绝热耦合分子动力学方法，可以更精确地提取碰撞过程的含时信息以及电荷转移和电子丢失等动力学信息，该方法不受体系电子数目的限制，更方便与实验结果进行对比。论文具体系统研究了25-45 keV/amu能区Ar⁺-Ne碰撞过程并获得电子转移几率和截面数据；获得了电子俘获截面和电子丢失截面随碰撞能量的变化规律。

高分子聚合氮是良好的高能量密度材料。此研究发现，高压合成的富氮化合物YN5和YN8在常温常压下能够亚稳存在，可作为潜在的高能密度材料。这两种富氮化合物的含能密度分别为2.51 kJ•g⁻¹和3.18 kJ•g⁻¹，可以与传统高能密度材料TNT和RDX的性能相媲美。该研究不仅丰富了稀土金属富氮化合物的种类和氮的化学成键行为，而且还为设计和合成新型高能量密度材料提供了新的理论思路。

二维材料的生长和应用往往需要依托于合适的基底，其结构与物性难以避免受到基底的影响。本文设计了一种基于密度泛函理论计算的高通量计算方法预测二维材料在固体表面上的界面构型，并初步搭建了了二维材料与基底界面数据库，为预测固体表面上稳定的二维材料提供了方便的工具，同时为新型功能化二维材料异质结界面的设计提供了帮助。

Nd1-xSrxNiO2薄膜在15 K存在超导转变，其超导机理还不清楚。本文首次对Nd0.85Sr0.15NiO2块材进行了¹H的核磁共振测量，探测到样品中少量的氢，其原子核和电子之间强的超精细耦合提供了一个物性研究的局域探针：发现核磁共振谱在低温迅速展宽；自旋-晶格弛豫率1/T1在40 K出现了一个峰的形状，并在低温下呈现接近自旋波的热力学行为。该工作表明块体材料在高温存在自旋涨落和低温存在短程反铁磁序，为理解镍基超导机理提供了一定的实验依据。

极性材料与非极性材料异质结薄膜的直接外延伴随着界面处原子台阶引起的反相畴问题。本工作首次利用原子级平整无台阶表面，在Ge衬底上直接外延出了具有理想界面的无缺陷GaAs/Ge异质结结构。并在此结构上外延了InAs量子点发光材料，获得了与GaAs基材料相当的发光效率。

理解LiCoO2的界面结构演变和衰退对改善其电化学性能至关重要。本研究使用外延LiCoO2薄膜作为模型材料来实现对表面腐蚀和正极电解质界面膜（CEI）的精准观测。研究表明，表面相变促进了表面腐蚀，其量化的腐蚀速率约为0.7 nm/圈；CEI为双层结构，即内部疏松的无机层和外表面均匀的有机层。本研究深化了对LiCoO2界面衰退机制的理解。

k·p有效哈密顿量是凝聚态理论分析的重要工具。在这篇文章中，作者们开发了一套自动生成（磁）空间群k·p有效模型的程序包kdotp-generator。该程序包只需要给定（磁）空间群号以及相应的小群不可约表示，就可以自动计算所有可能的k·p模型，以及与外场（包括电磁场和应力场）耦合的有效模型。利用这个程序包，作者们计算了1651个磁空间群三阶以下所有的k·p模型以供查询。该程序包将有助于未来相关领域的研究。

近年来，量子不确定域（Uncertainty Region）作为新型不确定关系被提出，它给出了一组算符的联合不确定度的完备描述。各类不确定关系，如传统的乘积或加和形式的不确定关系及态无关不确定关系都可由不确定域导出，同时量子不确定域还可用于有噪声系统中的纠缠探测。本文在理论上证明了不确定域为半代数集，给出了任意维度量子系统中一对投影算子的不确定域并进行了实验验证，为理解和描述不确定性关系提供了新思路。

在两组分玻色混合气体中，当种间吸引作用大于种内排斥作用的几何平均值时，系统会在平均场吸引势和Lee-Huang-Yang排斥势的竞争下形成稳定的自束缚量子液滴态。有理论工作预言引入拉曼耦合诱导的一维自旋轨道耦合作用后量子液滴会出现周期性条纹结构，与有排斥作用的玻色气体相似。在本项研究中，我们发现通过调节自旋轨道耦合和拉曼耦合强度可以调节这种新颖量子液滴态的密度，甚至接近零密度的极限。在这种量子液滴态中，条纹相所在的相空间远远大于排斥系统，有利于实验上用吸收成像方法直接观测条纹结构。

图说明：系统总能量（纵轴）与约化的相互作用能（横轴）的变化关系。当拉曼耦合强度小于一个临界值时，系统总能量有一个最小值点，对应着量子液滴态。

随着硅基超大规模集成电路的发展，对硅片的无损、非接触、原位检测技术提出了新的挑战。本文提出硅表面太赫兹发射光谱可以提供掺杂和载流子形成的表面电场信息，太赫兹波形的幅度和极性反映了不同掺杂条件下硅表面扩散电流和漂移电流之间的竞争，P型重掺杂硅表面发射的太赫兹波形极性发生反转。这项研究表明，激光诱导的太赫兹发射光谱可用在互补式金属氧化物半导体（CMOS）等集成电路的无损检测中，表征硅片掺杂的种类和浓度。

寻找新的碳结构一直是凝聚态物理研究的热点问题之一。本文预测了一种新的三维碳同素异形体tri-C18, 其在能量、热力学和动力学上都具有优异的稳定性，且具有与金刚石相媲美的硬度。更重要的是，这种碳结构具有6.32 eV的禁带宽度，显著大于金刚石的带隙值（5.47 eV）。该研究丰富了人们对碳结构的认识，有望推进碳基材料在深紫外光电材料与器件领域的应用。

本工作基于第一性原理计算与对称性分析，揭示了非中心对称的三元辉碲铋矿化合物BiSbTe3中存在独特的双重拓扑特性。通过电子能带结构、Z2拓扑不变量及表面态分析，我们发现该体系在高对称面上存在受镜面对称保护的外尔点，并在布里渊区中心附近呈现出拓扑绝缘体所具有的螺旋型狄拉克表面态。该工作不仅揭示了辉碲铋矿家族中的双重拓扑属性，而且对现实材料中多拓扑态共存的探索具有重要的指导意义。

与单晶解离的样品相比，分子束外延生长的薄膜特别是超薄膜样品中不可避免会存在畴界。该工作研究了拓扑绝缘体超薄膜中的畴界，发现其中一种畴界可在能隙中产生束缚态，导致一维的导电通道的形成。因此，此导电通道可能是造成实验上发现的量子自旋霍尔效应或者量子反常霍尔效应的工作温度极低（~1 K）的原因。此研究为提高这类奇异效应的工作温度打开了新的思路。

最近十几年实验上发现了大量无法用传统夸克模型解释的新强子态。对五夸克态的研究可以帮助我们完善夸克模型和理解量子色动力学的色禁闭现象。本文利用有效拉氏量方法研究了最近LHCb实验组发现的Pcs(4459)在Ξb衰变中的产生机制，研究发现Ξb→Pcs(4459)K分支比的数量级是10^-4。研究结果有助于更好地理解分子态解释和探究Pcs(4459)的J^P量子数。

循环性能差是制约钠离子电池实用性的主要难题之一，而正极材料损伤是造成钠离子电池性能衰减的重要原因之一。在本篇文章中，我们以P2型钠离子层状正极材料Na0.67Mn0.8Ni0.1Co0.1O2为研究对象，通过2%的TiO2 掺杂改性，减小了电化学循环中晶格变化率，提高了材料的结构稳定性，缓解材料损伤，使得其在循环200周以后依然可以保持86%的容量，为钠离子电池的进一步研究提供了依据。

设计了高功率钠离子电池的热分析模型并基于此模型研究了其热稳定性。钠离子电池具有比锂离子电池更高的起始分解温度以及更低的最高热失控温度，具备良好的热稳定性。但在总的产热量中正极占总体产热的比例较大，而负极的热稳定性决定了起始热失控温度。初步论证了钠离子电池良好的本征安全特性。此外，还总结了钠离子电池在-60 ℃~1000 ℃范围内的全温度特性，为钠离子电池的安全设计和制造提供了指导。

三维拓扑绝缘体的表面态具有无能隙的线性色散关系，不同于普通二维电子气，该表面态可以被磁化调制。本工作提出可以利用局域磁化技术在拓扑绝缘体表面构建低维量子器件，包括量子点接触、量子点、AB环等。这种构建方法充分利用了表面态低能耗的特点，构建方便，容易擦写，拓宽了拓扑绝缘体的潜在应用，为低维器件的构建提供了新思路。

对具有手征对称性的一维非厄米系统，以扩展SSH模型为例，借助有监督机器学习的方法，准确预测了该模型在更大参数空间下的拓扑不变量。并分析了神经网络中间层输出的数值与理论计算的关系。为利用机器学习研究非厄米系统提供了新的思路。

在能带论中，k·p微扰理论由于其清晰的物理图像而被广泛采用。相比于传统复杂的推导方法，本文基于对称性原理，推导出了程序化构建k·p哈密顿量的数值方法，并且开发了相应的程序包。输入晶格的对称性和轨道信息，可以得到不同维度体系的任意高阶的k·p有效哈密顿量。本文最后以当前备受关注的磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4为例，简要分析了该体系铁磁Weyl半金属相和反铁磁轴子绝缘体相的k·p有效哈密顿量。该项工作有助于人们从理论模型角度深入理解凝聚态系统的清晰物理图像。

程序计算凝聚态系统k·p有效哈密顿量的流程图。

磁性拓扑材料由于其拓扑与磁性的相关性而引起了人们的广泛关注。本文首次在磁性拓扑材料EuCd2As2中观察到磁化率出现长时间的弛豫现象，发现其（001）面内磁化率在14小时内可持续增加达～10%。这种磁弛豫现象呈现出各向异性，（001）面内的弛豫大于面外弛豫，而且与温度及外加磁场密切相关。这些结果将激发进一步的理论和实验研究，以了解磁弛豫过程的起源及其对磁拓扑材料的电子结构和物理性能的影响。