飞秒电子衍射、非线性光学、机器学习研究拓扑材料、当半导体遇到了磁、低温制冷技术 | 本周物理讲座

1

报告人：Dr. Mianzhen Mo，SLAC National Accelerator Laboratory

时间：12月22日（周二）10:00

单位：中科院物理所

参会方式：腾讯会议

会议ID：114 114 950

会议密码：1222

会议链接：

摘要：

Understanding the structural dynamics of ultrafast melting is important for a variety of applications ranging from the fundamental science of warm dense matter, the medical usage of femtosecond lasers for eye surgeries, and to the industrial application of laser micromachining. Because of the small time and length scales involved, direct experimental observations of solid-to-liquid phase transitions in ultrafast melting represent a long-standing challenge. However, recent advances in time-resolved diffraction techniques based on X-ray Free Electron Lasers and field-accelerated ultrafast electrons have allowed unprecedented explorations in this area of research, enabling femtosecond visualization of transient dynamics at atomic length scales. Especially for the electron-based technique, also known as ultrafast-electron diffraction (UED), the utilization of high-brightness MeV electron beams, emitted from radio-frequency acceleration-based photoemission guns, has significantly boosted the performance of this technique, opening an exciting opportunity for the study of ultrafast melting.

Here, I will report our recent studies on the melting dynamics in femtosecond-laser irradiated metals with UED at relativistic energies. In our experiments, we employed 400nm, 130fs (FWHM) laser pulses as the heater to melt the metals and 3.2MeV, 350fs (FWHM) electrons as the probe to study the ensuing solid-to-liquid phase transitions. Using this pump-probe technique, we have recently resolved for the first time the transition between heterogeneous and homogeneous melting regimes in warm dense gold. These results provided a direct testing to predictions from molecular-dynamics (MD) simulations and revealed missing physical phenomena that will need to be included in simulations. We have also applied this technique to study the melting behavior of tungsten embedded with radiation-induced defects. We found that radiation-damaged tungsten liquefied at a lower temperature than pristine tungsten. Combining the experimental data with MD simulations allowed us to quantify, for the first time, how the ultrafast melting process is affected by radiation-induced defects.

报告人简介：

Dr. Mianzhen Mo is an associate staff scientist in the High Energy Density Science Division at SLAC National Accelerator Laboratory. His current research centres on time-resolved diffraction studies of matter under extreme conditions and radiation-damaged materials. Before moving to SLAC, he studied in the department of Electrical and Computer Engineering at the University of Alberta in Canada, where he obtained his PhD degree in 2015. His graduate studies focused on ultra-intense laser-plasma interaction relevant to Laser Wakefield Acceleration and Fast Ignition Laser fusion.

2

报告人：曹高清，中山大学

时间：12月22日（周二）14:00

单位：清华大学

参会方式：腾讯会议

会议ID：987 538 195

会议链接：

摘要：

The possibility that nuclear matter at a density relevant to the interior of massive neutron stars may be a quarkyonic matter has attracted considerable recent interest. In this talk, I will show how to construct a field theoretical model for describing the quarkyonic matter, that would allow quantitative and systematic calculations of its various properties. Actually, this is implemented by synthesizing the Walecka model together with the quark-meson model and by including both quark and nucleon degrees of freedom based on the quarkyonic scenario. With this model we compute at mean-field level the thermodynamic properties of the symmetric nuclear matter and calibrate model parameters through known nuclear physics measurements. We find this model gives a very good description of the symmetric nuclear matter from moderate to high baryon density and demonstrates a smooth transition from nucleon-dominance to quark-dominance. The extension to neutron star will be briefly discussed with emphasis on the encountered problem.

3

报告人：易迪，清华大学材料学院

时间：12月23日（周三）10:00

单位：中科院物理所

地点：物理研究所M楼253会议室

摘要：

随着信息技术向低功耗和集成化方向发展，人们对低维纳米功能薄膜的需求日益增长。功能氧化物因其丰富的电、磁、光性质及耦合作用而受到了广泛关注，特别是异质结和超晶格常常表现出单相材料所不具备的新颖物性，且对外场激励十分敏感，具有重要的物理意义和应用前景。本次报告将重点介绍第三（3d）和第五（5d）周期过渡金属氧化物异质结构中的新颖磁性现象及调控行为，主要内容包括：（1）利用界面诱导产生铁磁序和垂直磁各向异性，并解析界面垂直磁各向异性与微观结构的关联及原因；（2）通过设计超晶格结构，实现了电场对电、磁和光学性能的可逆调制。

报告人简介：

易迪，清华大学材料学院助理教授、特别研究员。2015年博士毕业于加州大学伯克利分校, 后在斯坦福大学从事博士后研究。主要研究方向包括强关联氧化物薄膜和异质结、界面新颖量子现象及调控、氧化物多铁性材料等，作为第一作者/通讯作者在Nat. Commun., Proc. Natl. Acad. Sci., Phys. Rev. Lett., Adv. Mater.等杂志发表了多篇研究论文。

4

报告人：肖熠博士，中科曙光异构算法研究员

时间：12月23日（周三）16:00

单位：中科院理论物理所

会议直播室：9000240612（需安装小鱼易连客户端）

会议直播链接：

摘要：

异构并行编程模型是目前超级计算机主要采用的并行编程模型，HIP是一种可以支持在不同加速器平台间进行切换显式异构并行编程模型。本次培训主要介绍HIP并行编程模型及并行程序设计方法，同时介绍并行计算基础、加速器硬件基本结构以及如何从将CUDA程序移植至HIP并行平台。

报告人简介：

肖熠，博士，中科曙光异构算法研究员，中国科学院计算技术研究所博士后。主要从事并行算法、高性能计算体系结构和深度学习方向研究。

5

报告人：Qiang Wen，Southeast University

时间：12月22日（周二）10:30

单位：Kavli Institute for Theoretical Sciences，UCAS

地点：Rm. 302 KITS Seminar Room, 3th floor, No. 7 Building, UCAS Zhong-Guan-Cun Campus

摘要：

The partial entanglement is an additive information theoretical quantity, which is closely relate to the entanglement entropy. I will show that the partial entanglement has a holographic picture, which can be interpreted by a point-to-point correspondence between the points on the boundary interval and the points on the RT surface. From pure information theoretical point of view, the partial entanglement entropy can be write as a linear combination of the entanglement entropies for certain subintervals. Based on this fine correspondence, I will show the partial entanglement directly relate to the modular flow and the minimal cross section. My discussion will be confined in the cases with local modular Hamiltonian.

6

报告人：高阳，中国科学技术大学物理学院

时间：12月22日（周二）15:00

单位：合肥微尺度物质科学国家研究中心、国际功能材料量子设计中心、中科院强耦合量子材料重点实验室、中国科大物理系、科研部

参会方式：蔻享直播

直播链接：

摘要：

光学测控是现代技术的支柱之一。其中为人熟知的例子包括用倍频光效应探测空间反演破缺，用磁光克尔效应探测时间反演破缺，和用反法拉第效应操控磁序进动。这里我将讨论如何通过非线性光学效应扩展光测控的适用范畴。我将主要讨论对手性和实空间磁旋性的测控，包括用方向二向色性探测磁环矩，用层间旋光致电效应探测扭转双层结构的手性，和用旋光控制1T-TiSe2 的手性结构。我将进一步展示这些现象相似的几何起源—他们都和动量空间的几何量如贝利曲率和量子度规等相关。最后，我将讨论其特有的性质。

报告人简介：

高阳于2009年本科毕业于北京大学物理学院，2016年博士毕业于德州大学奥斯汀分校，导师为牛谦教授。后在卡耐基梅隆大学肖笛教授处做博士后科研助理，于2020年8月加入中科大物理学院，主要从事贝利相和非线性物理现象，特别是光学和静场非线性输运现象的研究。

7

报告人：刘惠军，武汉大学

时间：12月23日（周三）10:40

单位：合肥微尺度物质科学国家研究中心、 国际功能材料量子设计中心、 中科院强耦合量子材料物理重点实验室、 中国科大物理系、科研部

参会方式：蔻享直播

直播链接：

摘要：

Benefited from recent advances in big-data analytics, the machine learning method was proposed to accelerate discovery of materials with desired properties. In this talk, we apply the data-driven SISSO (Sure Independence Screening and Sparsifying Operator) approach to propose efficient and physically interpretable descriptors to rapidly predict the topological characters and transport coefficients of tetradymites and half-Heusler compounds. Without any input from first-principles calculations, the descriptors contain only several elemental properties of the constituent atoms, and can be readily generalized to systems drastically beyond the training data. Our work also attests to the increasingly important role of such artificial intelligence-based approaches in modern materials discovery.

报告人简介：

刘惠军，武汉大学教授、博导。1995年及1998年在武汉大学分别获学士和硕士学位，2003年在香港科技大学获博士学位，2008年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2012年在美国University of Pittsburgh进行访问研究。长期从事计算凝聚态物理、计算材料科学的研究工作，特别是从第一性原理出发对材料的性质进行计算和设计新材料。现任中国材料研究学会计算材料学分会副秘书长、国际学术期刊Scientific Reports编委。先后主持了多项国家自然科学基金项目，并作为主要学术骨干参与了两项国家973计划项目。研究成果在Physical Review Letters、Physical Review B、Applied Physics Letters、Nanoscale等期刊上发表论文100余篇。

8

报告人：赵建华，中国科学院半导体所

时间：12月23日（周三）19:30

单位：《半导体学报》

参会方式：蔻享直播

直播链接：

摘要：

半导体与磁初次交汇半个多世纪以来，朵朵鲜花绚丽绽放，为人们调控半导体中的电子自旋自由度，实现信息加工处理和存储等功能提供了无限驰骋的空间。本报告将简要回顾磁性半导体研究历史进程，并结合报告人团队的工作，分享磁性半导体研究过程中科研方法论方面的若干体会。

报告人简介：

中国科学院半导体所研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授。1985、1988年吉林大学学士、硕士，1999年中科院物理所博士，1999-2002年中科院半导体所、日本东北大学博士后，2003年至今半导体超晶格国家重点实验室研究员。长期从事自旋电子学和半导体低维量子体系研究。发表文章230余篇。获黄昆固体物理与半导体物理奖、国家技术发明二等奖。科技部重大研究计划项目首席科学家、国际纯粹与应用物理学联合会（IUPAP）磁学专业委员会委员、国际磁学与磁性材料顾问委员会（MMM Adcom）委员、中科院半导体所学术委员会副主任。

9

报告人：林熙，北京大学量子材料科学中心副教授

时间：12月25日（周五）20:00

单位：Frontiers of Physics编辑部

参会方式：蔻享直播

直播链接：

摘要：

温度是最基本的物理量之一，越低的温度越便于观察细致、丰富的量子力学现象，在基础科研之外，低温制冷技术也具有应用上的价值。制冷机是实现低温环境的仪器设备。氦的液化是低温技术发展中的重要里程碑，液体氦被广泛用于实现便捷的低温环境，随后更低温度、更为复杂精巧的制冷机逐渐被研发出来，这些制冷机也常使用液体氦作为前级制冷和前级低温环境保护。由于氦的供应紧张，制冷无液氦消耗化是当前仪器研发的主流趋势。本报告将简单介绍凝聚态低温实验中的常见制冷技术和对应温区，并介绍不同低温环境的实现手段和相应特点，本报告还将简单介绍低温实验技术无液氦化的进展。

报告人简介：

本科毕业于中国科学技术大学，博士毕业于宾州州立大学，现为北京大学量子材料科学中心副教授，主要工作经历为极低温条件下的物性测量和实验技术研发，工作关注重点现为介观条件下的量子输运。